DE19632791A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Rundfunkübertragung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur RundfunkübertragungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbe
griff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 6 näher bezeichneten Art.
Ein derartiges Verfahren ist z. B. in DAVIC 1.1,
Specification Part 08, Lower Layer Protocols And Physical
Interfaces, LMDS Specifications, Revision 1.1 03/1996 be
schrieben.
Es gestattet auf dem Gebiet der HF-Übertragung von inter
aktiven Fernsehanwendungen die Übertragung unsymmetrischer
und auch einiger symmetrischer Datenströme, wie sie für die
drahtlose Verlängerung des Kabels notwendig sind. ATM-
(Asynchronous Transfer Mode) und MPEG-Signale (Bild-, Ton- und
Datensignale, die nach der Vorschrift der Motiom
Picture Expert Group kodiert sind) können mit diesem
Prinzip in beide Richtungen gleichzeitig übertragen werden.
Gegenwärtig wird in vielen Ländern an der Realisierung von
interaktiven breitbandigen Systemen gearbeitet. Die hohe
Bandbreite wird für die Übertragung der Videosignale benö
tigt. Einzelne Systeme sind sogar drahtlos. Üblicherweise
wird für den HF-Rückkanal ein Frequenzbereich in der Nähe
des Hinkanals benutzt. Je dichter der Hinkanal und der
Rückkanal beieinander liegen, um so besser stimmen die
Ausbreitungseigenschaften beider Kanäle überein und um so
eher kann für beide Kanäle die selbe Antenne benutzt
werden.
Die Normungsvorschläge bei DAVIC (Digital Audio-Visual
Council) gehen derzeit von einer solchen frequenzmäßigen
Trennung beider Kanäle aus. Fig. 2 zeigt die Frequenzauf
teilung bei der Übertragung zwischen STB (Set-Top Box) und
Zweirichtungskonverter, der auf der Nutzerseite das gesen
dete und das empfangene Signal konvertiert.
In dem US Patent Nr. 4747160 und dem EP 0282347 wird zur
Entkopplung die Verwendung unterschiedlicher Polarisationen
der Feldvektoren vorgeschlagen. Dieses Verfahren hat jedoch
den Nachteil, daß es nur im Funkfeld anwendbar ist und für
die Speisung der Antennensysteme sind andere Verfahren zu
verwenden.
Der Nachteil eines kleinen Kanalabstandes ist die Kopplung
des gesendeten Signals auf die Empfangsseite. Deswegen wird
von einigen Herstellern die Verwendung getrennter Antennen
favorisiert. Der damit verbundene hohe Aufwand auf der Nut
zerseite sollte jedoch vermieden werden. Mit der Erfindung
soll der Aufwand auf der Nutzererseite aber auch auf der
Basisstation verringert werden. Die Aufgabe der Erfindung
besteht deshalb darin, die Antennen der Nutzer- und der
Basisstationsseite doppelt zu nutzen, aufwendige Filter für
die Trennung der Signalbereiche zu vermeiden und eine
Lösung zu finden, die auch für die Speisewege nutzbar ist.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch das im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 beschriebene Verfahren.
Verbesserungen des Verfahrens sind in den Kennzeichen der
Unteransprüche 2 bis 5 beschrieben.
Eine geeignete Vorrichtung beschreibt das Kennzeichen des
Patentanspruchs 6.
Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den
Kennzeichen der Unteransprüche 7 bis 9 aufgeführt.
Mit Hilfe der Erfindung gelingt es auf überraschend einfa
che Weise den gleichen HF-Kanal zur Lieferung von Videosi
gnalen, d. h. kontinuierlichen Datenströmen für Hin- und
Rückrichtung zu nutzen. Der Widerspruch, daß einerseits
kontinuierliche Videodatenströme für den Hinweg notwendig
sind und daß andererseits aber für die Nutzung als Rückka
nal größere Lücken im Datenstrom notwendig sind, wird durch
die Zwischenschaltung empfangsseitiger Speicher überwunden.
Das Verfahren fügt logische Rückkanäle mit den logischen
Hinkanälen in einem physischen Kanal zusammen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei
spielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen
zeigen:
Fig. 1 je eine schematisch dargestellte Basis- und Nutzer
station,
Fig. 2 die bekannte Frequenzaufteilung bei DAVIC,
Fig. 3 einen Anwendungsbereich der Erfindung.
Gemäß der Fig. 1 wird zur Erzeugung der Lücken in dem von
der Basisstation abzusendenden Datenstrom D1 ein FIFO-
Speicher verwendet. Dieser Datenstrom D1 wird gleichzeitig
in die Steuerschaltung St1 geleitet. Die Steuerschaltung
St1 erzeugt, abhängig von den Daten und einer vorgegebenen
Zeit, Steuersignale für den Lesevorgang aus dem FIFO und
Aktivierungssignale für Modulator Mo bzw. Demodulator De
und Aktivierungssignale für die entsprechende Konvertie
rung, aufwärts mittels UC oder abwärts mittels DC. Mit der
Steuerschaltung St1 wird der Signalfluß im HF-Kanal und
natürlich auch in den speisenden und empfangenden Einrich
tungen festgelegt. Die Weiterleitung der Signale von der
Konvertierung zur Signalaufbereitung kann nach dem gleichen
Zeitregime erfolgen.
Die bei den Nutzern vorhandenen Steuerschaltungen St2 sind
normalerweise immer auf Empfang geschaltet. Nur wenn die
Steuerschaltung St1 eine Lücke im Datenstrom erzeugt und
auf Empfang umschaltet und der vorher gesendete Datenstrom
eine Umschaltung zuläßt und wenn eine Nutzeranforderung
dieses Nutzers vorgesehen ist, schaltet die entsprechende
Steuerschaltung St2 um.
Vorteilhafterweise werden die zeitlichen Lücken im
Datenstrom der Basisstation in Lücken für Erstanrufe und
Nutzersignale, die periodisch wiederkehren, aber deren
Zeiten in Abhängigkeit vom Verkehrsaufkommen und der
Entfernung zur Basisstation definiert werden, und in Lücken
für die digitalen Informationen der Nutzer unterteilt.
Nachdem von einer Nutzereinrichtung in den Lücken für
Erstanrufe und Nutzersignale ein Anforderungssignal
übertragen wurde und diese Anforderung von der Basisstation
akzeptiert wurde, können von der Nutzereinrichtung
digitalisierte Informationen in den dafür vorgesehenen
Lücken des Datenstromes der Basisstation übertragen werden.
Die Übertragung des Umschaltesignals von der Steuerschal
tung St1 zur Konvertereinheit kann, wie bei der Umschal
tung der empfangenen Polarisation von Satellitenanlagen,
durch eine unterschiedliche Spannung über die HF-Versor
gungsleitung erfolgen. Ebenso kann die Speisung der Konver
ter über diese Leitung erfolgen. Diese vorteilhaften Aus
nutzungen der Speiseleitung für die Übertragung in beide
Richtungen, für die Übertragung der Versorgungsspannung und
der Umschaltspannung können natürlich auch auf der Nutzer
seite erfolgen. Damit ist bei Anwendung dieses Verfahrens
nur immer eine Leitung zur Konvertereinheit erforderlich.
Fig. 3 zeigt den vorteilhaften Einsatz der Erfindung in
einer Verbindung. Es ist eine Verbindung von einem Video
server VS über die Basisstation BS, den Konverter (Up-Con
verter UC, Down-Converter DC), das Funkfeld und auf der
Nutzerseite wieder dem Konverter (Up-Converter UC, Down-
Converter DC) und dem Zusatzgerät STB (Set-Top Box)
gezeigt.
Die dargestellte Verbindung erlaubt den Signalfluß in beide
Richtungen, wobei die Basisstation das Zeitregime, d. h.
die Lücken vorgibt. Die Konverter bestehen auf beiden
Seiten einer solchen Verbindung aus Einheiten zur
Konvertierung zu höheren Frequenzen UC und Einheiten zur
Konvertierung zu tieferen Frequenzen DC. Auf der
Nutzerseite ist noch ein Personalcomputer PC mit der
Tastatur Ta und ein Fernsehgerät FS gezeigt.
In Kabelverteilnetzen, die nicht rückwärtstauglich sind,
kann der Rückkanal dadurch gebildet werden, daß jeder
Teilnehmer über einen Sender im ISM-Band verfügt, der den
Weg bis zur Kopfstation des Kabelverteilnetzes überbrückt.
In der Kopfstation kann dann ein Umsetzen in das zuvor
beschriebene Zeitschlitz-Verfahren für den (weiteren)
Rückkanal zwischen Basisstation und Kopfstation stattfin
den. Auf dem Rückweg zwischen Teilnehmer und Kopfstation
kann ein Frequenzwechselverfahren angewendet werden.
Eine Übertragung von analogen Fernsehsignalen in Hin- und
Rückrichtung ist ebenfalls möglich, wobei von den Steuer
schaltungen nur die Synchronrahmen und externe Steuersi
gnale zur Auswertung genutzt werden können. Die Nutzung des
Verfahrens ist nicht auf den HF-Weg begrenzt. Es kann
durchgängig auch auf den Speiseleitungen zu den Konvertern
und sogar auf einem anschließenden Kabel genutzt werden.
ATM Asynchronous Transfer Mode, paketierter unsynchroner
Übertragungsbetrieb
BS Basisstation
D1 Datenstrom, Sendedatenstrom der Basisstation
D2 Datenstrom, Empfangsdatenstrom des Nutzers
D3 Datenstrom, Sendedatenstrom des Nutzers
D4 Datenstrom, Empfangsdatenstrom der Basisstation
FS Fernsehgerät
St1 Steuerschaltung der Basisstation
St2 Steuerschaltung des Nutzers
DC Down converter, Konvertierung zur niedrigen Frequenz
De Demodulator
FIFO First in first Out, Datenspeicher
LMDS Local Multipoint Distribution Service System, Loka les Mikrowellen System (f = 10 GHz-60 GHz)
MAC Medium Access Control, Zugriffssteuerung,
MMDS Multichannel Multipoint Distribution Service System, Multipunkt Mikrowellen Verteilsystem (f = 2-10 GHz)
Mo Modulator
NIU Network Interface Unit, Übergangseinheit zum Netz
PC Personalcomputer
Sp Speicher
STB Set-Top Box, Zusatzgerät beim Teilnehmer
Ta Tastatur
TDMA Time Division Multible Access, Zeitteilung für gleichzeitigen Zugriff verschiedener Teilnehmer
UC Up converter, Konvertierung zur höheren Frequenz
VOD Video-On-Demand, Videobeitrag auf Anforderung
VS Videoserver, Rechenstation zur Lieferung vieler gleichzeitiger aber zeitlich unterschiedlich lau fender Fernsehbeiträge
MPEG-Signale Bild-, Ton- und Datensignale, die nach der Vorschrift MPEG (Motiom Picture Expert Group) kodiert sind.
Random access zufälliger Zugriff
Frequency hopping Frequenzwechselverfahren
BS Basisstation
D1 Datenstrom, Sendedatenstrom der Basisstation
D2 Datenstrom, Empfangsdatenstrom des Nutzers
D3 Datenstrom, Sendedatenstrom des Nutzers
D4 Datenstrom, Empfangsdatenstrom der Basisstation
FS Fernsehgerät
St1 Steuerschaltung der Basisstation
St2 Steuerschaltung des Nutzers
DC Down converter, Konvertierung zur niedrigen Frequenz
De Demodulator
FIFO First in first Out, Datenspeicher
LMDS Local Multipoint Distribution Service System, Loka les Mikrowellen System (f = 10 GHz-60 GHz)
MAC Medium Access Control, Zugriffssteuerung,
MMDS Multichannel Multipoint Distribution Service System, Multipunkt Mikrowellen Verteilsystem (f = 2-10 GHz)
Mo Modulator
NIU Network Interface Unit, Übergangseinheit zum Netz
PC Personalcomputer
Sp Speicher
STB Set-Top Box, Zusatzgerät beim Teilnehmer
Ta Tastatur
TDMA Time Division Multible Access, Zeitteilung für gleichzeitigen Zugriff verschiedener Teilnehmer
UC Up converter, Konvertierung zur höheren Frequenz
VOD Video-On-Demand, Videobeitrag auf Anforderung
VS Videoserver, Rechenstation zur Lieferung vieler gleichzeitiger aber zeitlich unterschiedlich lau fender Fernsehbeiträge
MPEG-Signale Bild-, Ton- und Datensignale, die nach der Vorschrift MPEG (Motiom Picture Expert Group) kodiert sind.
Random access zufälliger Zugriff
Frequency hopping Frequenzwechselverfahren
Claims (9)
1. Verfahren zur Rundfunkübertragung von digitalisierten
Fernseh-Bild-, Ton- und Datensignalen von einer Basis
station zu Nutzern und zurück über einen Rückwärtskanal
mit Zeitmultiplex-Zweiwegebetrieb und mit HF-Modulation
für drahtlose Verbindung, dadurch gekenn
zeichnet,
- - daß senderseitig, nach der Digitalisierung und vor der Aussendung, zeitliche Lücken im Datenstrom gebildet werden,
- - daß während dieser Lücken die HF-Modulation ausgetastet und die Sendeantenne auf Empfang für den Rückwärtskanal umgeschaltet wird,
- - daß für den Rückwärtskanal das gleiche Frequenzband benutzt wird wie für die Rundfunkübertragung,
- - daß von der senderseitigen Umschaltung die Umschaltung der Empfangsantennen der Nutzer synchron gesteuert wird, und
- - daß sender- und empfängerseitig ein davon ebenfalls gesteuerter Speicher aus- bzw. eingelesen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
für die Modulation des Vorwärtskanals bzw. des Rückka
nals ein orthogonales Mehrträgerverfahren verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Modulation des Rückkanals, für dessen gleichzeitige
Benutzung durch viele Nutzer, ein Code-Multiplex-Ver
fahren angewendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
von der Basisstation Lücken für die Übertragung von
digitalen Informationen und Lücken für Erstanrufe und
Nutzersignale gebildet und in den Datenstrom eingefügt
werden, und daß die Lücken für Erstanrufe und
Nutzersignale nach einem Zeitraster als periodisch
wiederkehrende Lücken vorgegeben werden, wobei die
Periodendauer in Abhängigkeit vom Verkehrs aufkommen und
von der Entfernung zur Basisstation festgelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Erstruf jedem akzeptierten Nutzer ein eigener
Code zugewiesen wird, der bei längerer Unterbrechung
des Rückrufes seitens des Nutzers um eine festgelegte
Dauer, die vorzugsweise von der Verkehrsdichte abhängig
ist, gelöscht und anderweitig vergeben wird.
6. Vorrichtung zur Rundfunkübertragung von digitalisierten
Fernseh-Bild-, Ton- und Datensignalen mit Sendern bzw.
Empfängern mit HF-Modulatoren bzw. Demodulatoren und
Antennen und die über einen Rückwärtskanal für
drahtlose Verbindung verfügen, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Basisstation und den
Nutzern jeweils Speicher, Konverter und Umschaltein
richtungen für die Richtungsumschaltung der Antenne als
Sende- und die Empfangsantenne und eine Steuereinrich
tung zugeordnet sind, die auf der Basisstation Sende
lücken erzeugt und bei den Nutzern in Abhängigkeit von
der Steuerung der Basisstation und von vorgegebenen
Zeiten geschaltet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
im Konverter der Basisstation und der Nutzer jeweils
für Sendung und Empfang der gleiche Oszillator einge
setzt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
den Konvertern über die HF-Speiseleitung ein Schaltsi
gnal für die Aktivierung der Umschaltung zugeführt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
bei zwischengeschalteten, nur für eine Richtung geeig
neten Kabelverteilnetzen mit einer Kopfstation an der
Empfangsantenne und einer Mehrzahl von Nutzern die
Antennenumschaltung in der Kopfstation und die Speiche
rung beim Nutzer und der Kopfstation erfolgt und daß
die Rückwärtsrichtung mittels zusätzlicher drahtloser
Verbindung(en), vorzugsweise im ISM-Band, überbrückt
ist.
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