aumoasnspuaux ® Offenlegungsschrift
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`DE 4102408 A1
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`® Int. C|.5:
`H04H 3/00
`H04H1/00
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`@ Aktenzaichen:
`® Anmeldetagz
`('3) Offenlegungstagz
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`P4102403]
`23. 1.91
`6.
`s. 92
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`oeurscn-ass
`PATENTAMT
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`DE4102408A1
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`® Anmelderz
`Grundig E.M.V. Elektro-Mechanische
`Versuchsanstalt Max Grundig hollénd. Stiftung & Co
`KG, 8510 Fiirth, DE
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`® Erfinder:
`Saalfrank, Werner, Dr.-lng., 8522 Herzogenaurach,
`DE
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`Prfifungsantrag gem.
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`§ 44 PatG ist gestellt
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`@ Verfahren zur Sender- bzw. Regionalkennung in Gleichwellennetzen
`@ Die Erfindung betrifft ein Verfahran der drahtlosen [Iber-
`tragungstechnik im Gleichwallenbetrieb.
`Fiir den Betrieb von Gleichwellennetzen is! es notwendlg,
`daB die Modulationsinhalte der von den einzelnen Sendesta-
`tionen ausgestrahlten Sendefrequenzen identisch sind.
`Urn jedoch eine Sender- oder Ragionalkennung zu erm6gli-
`chen, wird vorgeschlagen, sine oder mehrere.
`regional
`voneinander abweichende Zusatz-Trégerfrequenzen auszu-
`senden, deren Empfang die Selektion spezieller, gebietsbe-
`zogener Nachrichten im Empfénger erlaubt.
`Der Bedarf an Zusatz-Tr?a'gerfrequenzen kann auf vier Einze|-
`frequenzen oder Frequenzgruppen reduziert werden, wenn
`diese Zusatztréger mit Kennungssignalen moduliert werden
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`BUNDESDRUCKEREI
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`06.92 203 032/51
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`Petitioner ARRIS — ARRIS 1016
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`Beschreibung
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`Eine qualitativ hochwertige Horfunkiibertragung, die
`dem von digitalen Speichermedien (Compact-Disk,
`DAT) gebotenen Qualititsstandard entspricht, ist mit
`dem heutigen analogen UKW-Ubertragungsverfahren.
`besonders beim mobilen Empfang im Kraftfahrzeug
`oder mit tragbaren Geraten nicht miiglich. Feldst§rke-
`schwankungen und Mehrwegeempfang fiihren zu Si-
`gnalverzerrungen, deren Auswirkungen nur zum Teil
`durch trickreiche Wechselstrategien auf alternative
`Empfangsfrequenzen (z. B. in Verbindung mit dem Ra-
`dio-Daten-System. RDS) gemildert werden konnen.
`Eine digitale Horfunkiibertragung fiir den mobilen
`Empfang mit Hilfe von Satelliten scheitert z. ZL noch an
`der Notwendigkeit, wegen der vergleichsweise gerin-
`gen Sendeleistung Empfangsantennen mit ausgepragter
`Richtwirkung zu verwenden.
`Es wird deshalb seit einigen Iahren an einem Stan-
`dard fiir ein neues terrestrisches. digitales Ubertra-
`gungsverfahren gearbeitet. das unter der Bezeichnung
`"DAB" (Digital Audio Broadcasting) bekannt ist (s. dazu
`"Funkschau -— Spezial": "Digitaler Ton — Von Horlunk
`bis Mobiltelefon", I989, Seiten 9 — 18).
`Eines der Spezifica des geplanten Ubertragungsnet-
`zes ist der Gleichwellenbetrieb der im Rahmen einer
`landesweiten Programmdarbietung beteiligten Sende-
`stationen. Das bedeutet, daB in einem bestimmten Ge-
`biet séimtliche Sendestationen gleichzeitig Sendesignale
`mit demselben Modulationsinhalt auf derselben Sende-
`frequenz bzw. denselben Tragerfrequenzen ausstrahlen.
`Als Ubertragungsmethode ist das sog. COFDM-Ver-
`fahren (Coded Orthogonal Frequency Division Multi-
`plex) vorgesehen. mit dem innerhalb eines Gebietes.
`z. B. des Sendegebietes einer Landesrundfunkanstalt,
`bei Ausnutzung einer Tragerfrequenz-Bandbreite von
`2. B. 1.5 MHz gleichzeitig ca. 5 .
`. .6 Stereoprogramme
`(neben zusiitzlich programmbezogenen und programm-
`unabhangigen Daten) gesendet werden konnen. lnner-
`halb der zur Verfiigung stehenden Kanal-Bandbreite
`werden dabei eine Vielzahl von Einzeltriigern (2. B. 448
`Tragerfrequenzen in aquidistantem Abstand auf der
`Frequenzachse) mit einer 4-DPSK—Modulation beaui-
`schlagt (DPSK = Differential Phase Shift Keying).
`Durch Verwiirfeln der digitalen Programmdaten in der
`Zeitfolge und in der Zuordnung zu den einzelnen Tra-
`gerfrequenzen wird erreicht, dafl sich Ubertragungsi'eh-
`ler aufgrund von Feldstéirkeschwankungen nicht fiber
`liingere, zeitlich zusammenhangende Signalabschnitte
`erstrecken und deshalb leichter korrigiert werden k6n-
`nen.
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`Eine ausfiihrliche Eriéiuterung des prinzipiellen Uber-
`tragungs- und Codierverfahrens ist dem Beitrag "Digital
`Sound Broadcasting to Mobil Receivers" in der Publika-
`tion "IEE Transactions in Consumer Electronics", Vol.
`35, No. 3. Aug. 89, Seiten 439 — 503 zu emnehmen.
`Filr den Aufbau eines llinderflbergreifenden Sender-
`netzes ist es notwendig. minimal 4 verschiedene Sende-
`kaniile einer bestimmten Bandbreite B zur Verfiigung
`zu stellen. damit sich die unterschiedlichen Programme
`der einzelnen Sendegebiete nicht gegenseitig storen.
`Mit Hilfe dieser vier verschiedenen Sendekanale ist es
`méglich, die Frequenzverteilung auf die einzelnen Sen-
`degebiete in Form eines 4er Clusters so zu planen, daB
`ein gebielsiibergreifendes bzw. internationales Sender-
`netz keine aneinander angrenzenden Zonen mit unter—
`schiedlichem Programm, aber gleicher Sendefrequenz
`hat. Fiir die Gleichwellen-Realisierung des DAB- Hor-
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`rundfunks wird deshalb ein Frequenzband mit einer
`Bandbreite von insgesamt 4 x B benotigt. lnnerhalb ei-
`nes Sendegebietes kann natllrlich mit Hilfe der iibrigen
`3 Cluster-Frequenzen auch ein Netz lokal begrenzter
`Sender aufgebaut werden, so dal3 neben den 5.-6 landes—
`weiten Programmen weitere 6 bis 18 Lokalprogramme
`ausgestrahlt werden konnen.
`Wie eingangs erwiihnt. verlangt der Gleichwellenbe-
`trieb eines z. B. landesweiten Sendernetzes die 100pro-
`zentige Ubereinstimmung der Modulationsinhalte der
`von den einzelnen Sendestationen gleichzeitig belegten
`Frequenzanteilen, um eine storungsireie Decodierung
`der Programmdaten zu ermoglichen. Da das kiinftige
`DAB-Netz aber auch die Aufgaben des heutigen UKW-
`Verkehrsfunks Libernehmen soil. widerspricht die 2. B.
`landesweite Ausstrahlung derselben Verkehrsnachricht
`der Notwendigkeit, dem Autofahrer gezielt regionale
`oder lokale Verkehrshinweise zu iibermitteln. AuBer-
`dem sollte dem Autofahrer, der von einem Sendegebiet
`in ein benachbartes iiberwechselt, eine grobe Standor-
`tinformation gegeben werden, damit sein Empfangsge-
`rat automatisch oder manuell auf den Empfangskanal
`der Nachbarregion abgestimmt werden kann.
`Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung. ein Verfahren
`zur Sender- bzw. Regionalkennung vorzuschlagen. das
`den Gleichwellenbetrieb des Sendernetzes nicht slért.
`Das Verfahren soll auBerdem in der Lage sein. weitere
`nicht regional bezogene Senderdaten zu iibermitteln.
`Diese Aufgabe wird bei dem im Oberbegriff des An-
`spruchs 1 definierten Gleichwellen-Ubertragungsver-
`fahren durch die im kennzeichnenden Teil des An-
`spruchs 1 genanmen Merkmale gelost Weitere vorteil-
`hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter—
`anspruchen 2 — 6 offenbart.
`Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen nachfol-
`gend naher erléiutert.
`Es zeigen:
`Fig. la die Anordnung der Tragerfrequenzen fiir ein
`landerbezogenes Gleichwellennetz,
`Fig. lb die Tréigerfrequenzanordnung nach Fig. la,
`jedoch mit zusfitzlicher Sender- bzw. Regionalkennung,
`Fig. 2 ein Frequenzverteilungsschema in Form eines
`4er Clusters.
`__
`Entsprechend Fig. la werden beim DAB-Ubertra-
`gungsverfahren innerhalb eines landesweiten Sendege-
`bietes m (z. B. 448) Triigerfrequenzen mit aquidistamem
`Frequenzabstand A! in einem Frequenzbereich mit der
`Bandbreite B gleichzeitig abgestrahlt. Die einzelnen
`Trager sind mit jeweils einem Teil der digitalen Daten
`moduliert. wobei die Modulationsinhalte der einzelnen
`Trfiger fiir siimtliche Sendestationen des Sendegebietes
`identisch sind. Wird im Zeitmultiplexbetrieb gearbeitet.
`so werden die Daten verschiedener Programme inner-
`halb der Datenpakete in zeitlicher Reihenfolge iibertra-
`gen. so daB fiir einen Programmwechsel innerhalb des
`Programmangebotes einer bestimmten Sendeanstalt im
`Empfiinger kein Wechsel der Abstimmfrequenzen, son-
`dern nur ein Umschalten der zeitlich zugeordneten De-
`codierung der Datenpakete erfolgen mufl. Der Datenin-
`halt eines Programms beschriinkt sich nicht nur auf Au-
`diosignale. sondern kann auch teilweise oder ausschlieB-
`lich aus lnformalions- oder Steuerungsdaten (z. B. Bild-
`i1bertragungs- oder Verkehrsleitdaten) bestehen.
`Auflerhalb des Sendegebietes einer Landesrundfunk-
`anstalt mit dem Triigerfrequenzbereich Bi konnen von
`einem Sender mit unterschiedlichem Programmangebot
`natiirlich nicht dieselben Tragerfrequenzen verwendet
`werden, weil im Uberlappungsbereich beider Sendege-
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`biete dann keine eindeutige Programm-Decodierung
`mehr moglich ist. Diesem benachbarten Sendegebiet
`muB deshalb ein getrennter Trfigerfrequenzbereich B2
`zugeordnel werden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich. daB unter
`Zugrundlegung von mindestens vier getrennten Fre-
`quenzbereichen B|...B4 eine Frequenzplanung erstellt
`werden kann, bei der Gebiete mit gleichem Tréigerfre-
`quenzbereich nicht aneinander angrenzen (vgl. 4-l'-‘ar-
`ben-Darstellung von politischen Landkarten).
`Innerhalb eines Sendegebietes konnen aber auch lo-
`kal begrenzte Sender mit anderem Programmangebot
`eingebettet werden, wenn ihnen die iibrigen drei Clu-
`ster-Frequenzen zugeordnet werden und sichergestellt
`ist. daB ihre Ausstrahlung an keiner Stelle in benachbar-
`te Sendegebiete mil gleichem Tragerfrequenzbereich
`eindringt.
`Urn einen storungsfreien Gleichwellenbetrieb inner-
`halb eines Sendegebietes zu gewiihrleislen. mflssen
`siimtliche, zur Programm- oder Dateniibertragung ver-
`wendeten Triigerfrequenzen mit
`jeweils identischem
`Modulationsinhalt beaufschlagt sein, d. h.. eine regionale
`oder senderspezifische Kennung innerhalb der Pro-
`gramminformation ist nicht méglich. Um aber 2. B. bei
`Verkehrsnachrichten eine gezielte Auswahl aus den lan-
`desweit abgefalllen Verkehrshinweisen treffen oder
`aber regionale Standard-Alarmmeldungen detektieren
`zu k6nnen, ist es notwendig, iiber eine spezielle Sender-
`kennung eine grobe ortliche Orientierung dem Empffin-
`ger zu ermoglichen. Dabei konnen auch séimtliche Sen-
`der einer bestimmten Region mit derselben Kennung
`versehen sein, wenn die Meldung nicht nur lokal von
`Bedeutung ist. Zur Erkennung. welcher speziellen Sen-
`destation innerhalb des landesweiten Gleichwellennet-
`zes der Empféinger am nfichsten ist, kann die Feldstarke
`und/oder die Anzahl oder zeitliche Folge der empfange-
`nen Echos des mit besonderer Kennung versehenen
`Empfangssignales ausgewertet werden.
`Entsprechend Fig. lb kann die Kennung fiber n nicht-
`modulierte Tragerfrequenzen erfolgen (gestrichelte
`Frequenzlinien n-3 . . . n), die zuséltzlich zu den nach Fig.
`la filr die Programmfibertragung verwendeten Tri1ger-
`frequenzen 1
`m ausgesendet werden. Diese 2usfitzli-
`chen n Trilger konnen innerhalb oder aul3erhalb des zur
`Programmiibertragung benotigten Frequenzbandes an
`beliebiger Stelle. jedoch nur im vorgegebenen Fre-
`quenzraster eingebracht werden. In jedem Fall vergr6-
`Bert sich die zu iibertragende Bandbreite von B auf B’.
`Die Anordnung der Zusatz-Trfigerfrequenzen im zu
`iibertragenden Frequenzbereich erlaubt vielfache Va-
`riationen der Kennung.
`Die zur Senderkennung benéligten zusatzlichen Tri-
`gerfrequenzen fiihren bei einer groBen Anzahl von Sen-
`destationen innerhalb eines Sendegebietes zu einer er-
`heblichen Ausweitung der zu fibertragenden Frequenz-
`bandbreite B’. Dieser Nachteil kann vermieden Werden,
`wenn ein oder mehrere dieser Zusatztrager mit einem
`speziellen Kennungssignal moduliert werden. Um auch
`hierbei den Gleichwellenbetrieb nicht zu sttiren, konnen
`in Analogie zu Fig. 2 mindeslens vier Gruppen von Zu-
`satztriigern vorgesehen werden, deren ortlicher Einsatz
`so geplant wird. daB keine gegenseitige Beeinflussung
`entsteht. Die Kennungssignale werden den Zusatztr'ai-
`gem in gleicher Weise nach dem COFDM-Verfahren
`aufmoduliert.
`Durch die Modulation der Zusatztriiger mit Ken-
`nungssignalen kénnen innerhalb groflfliichiger Gleich-
`wellennetze auch beliebig viele, untergeordnete Gleich-
`wellennetze bezogen auf die Zusatztrfiger gebildet wer-
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`den.
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`Zur Ubertragung regional unabhéingiger Daten kt‘>n-
`nen die Zusatztriiger aber z. B. auch mit Schalt- oder
`Synchronsignalen moduliert werden. Da fiir die Aus-
`wertung der Zusatzsignale ausreichend Zeit bzw. zur
`Fehlersicherung innerhalb der Ubertragungskapazitat
`eines einzelnen Zusatztrligers genilgend Redundanz zur
`Verfijgung steht, kann der zusatzliche Frequenzbedarf
`in den meisten Fallen auf je einen zusatzlichen Triiger
`statt auf eine ganze Gruppe beschriinkt werden.
`Mil Hilfe der Sender- oder Regionalkennung ist es
`auflerdem moglich. beim mobilen Empfang im grenz-
`iiberschreitenden Verkehr den Wechsel in ein benach-
`bartes Sendegebiet mit abweichendem Programmange—
`bot frilhzeitig zu erkennen. Die Orientierung erfolgt
`durch einen Vergleich der empfangenen Kennung mit
`der in einem geriiteinternen Speicher abgeleglen, auf
`die Senderlandschaft bezogenen Kennungsliste. Da-
`durch kann der Empfiinger von Hand oder automatisch
`auf die Triigerfrequenzgruppe des neuen Sendegebietes
`abgestimmt werden, sobald die Empfangsqualitiit des
`bis dahin empfangenen Sendesignals nicht mehr aus-
`reicht.
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`Patentanspriiche
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`1. Verfahren zum drahtlosen Ubertragen digitaler
`lnformations- und/oder Steuersignale im Gleich-
`wellenbetrieb, mit einer Vielzahl von Einzeltragern,
`die jeweils mit einem Teil des Nutzsignales modu-
`liert sind. dadurch gekennzeichnet, daB zur Kenn-
`zeichnung der jeweiligen Sendestation oder zur
`Markierung einer bestimmten Senderegion ein
`oder mehrere zusatzliche, sich regional voneinan-
`der unterscheidende Einzeltragerfrequenzen aus-
`gestrahlt werden, deren Vorhandensein zur Sende-
`ridentifikation ausgewertet werden und welche die
`Informationsiibertragung im Gleichwellenbetrieb
`nicht storen.
`2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn—
`zeichnet, daB die den einzelnen Sendestationen
`oder -regionen zugeordneten zusiitzlichen Triiger-
`frequenzen im Gleichwellen-Sendernetz auf min-
`destens vier Gruppen aufgeteilt werden (4er Clu-
`ster). so daB die gleichen Frequenzen in voneinan-
`der geniigend weit entfernlen Senderegionen
`gleichzeitig verwendet werden kdnnen. und daB
`diese Zusatz-Trigerfrequenzen mit speziellen Ken-
`nungssignalen zur Sender- oder Gebietsidentifika-
`tion moduliert werden.
`3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn-
`zeichnet. daB bei Gleichwellennetzen, die nach dem
`COFDM-Verfahren moduliert sind, die Kennungs-
`signale den Zusatztriigern nach dem gleichen Ver-
`fahren aufmoduliert werden.
`4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn-
`zeichnet, daB zur Sender- oder Gebietsidentifika-
`tion nur ein einziger, mit einem Kennungssignal
`modulierter, zusiitzlicher Triiger pro Gruppe ver-
`wendetwird.
`5. Verfahren nach einem der Anspriiche 2 bis 4,
`dadurch gekennzeichnet, daB die den einzelnen
`Sendestationen oder -regionen zugeordneten zu-
`sfitzlichen Tragerfrequenzen nicht nur mit Ken-
`nungssignalen, sondern auch mit weiteren, nicht un-
`bedingt regional bezogenen Daten moduliert sind.
`6. Verfahren nach einem der Anspriiche 1 bis 4,
`dadurch gekennzeiehnet, daB innerhalb eines in
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`Form von Clustern aufgeteilten Gleichwellen-Sen-
`dernetzes durch einen oder mehrere Kennungstréi:
`ger pro Cluster Unter-Gleichwellennetze gebildet
`werden.
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`Hierzu 2 Seite(n) Zeichnungen
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`ZEICHNUNGEN SEITE 1
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`Nummer:
`lnt.C|.5:
`Offenlegungstagz
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`DE 41 024M Al
`HOIH 3/W
`6. August 1991
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`FIG. ’Ib
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