MODULATIONSVERFAHREN UND -SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR ÜBERTRAGUNG VON DATENSIGNALEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Modulationsverfahren und eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Datensignalen und einen Empfänger zum Empfang der nach dem Verfahren modulierten und übertragenen Datensignale.

[0002] Grundsätzlich ist zum Beispiel die Doppelseitenband-Modulation bekannt. Als Unterträgerverfahren findet man die Doppelseitenband-Modulation in den verschiedenen Bereichen von Nachrichtenkanälen wieder, wie zum Beispiel das Differen ignal der Stereoübertragung, das RDS-Signal zur Übertragung programmbezogener Zusatzinformationen im UKW-Hör-Rundfunk und die Farbinformationen der Fernsehübertragung. Durch WO 85/05748 ist auch bereits eine Anwendung von PSK-Modulationen eines Hilfsträgers für die kompatible AM-Rundfunk-Datenübertragung bekanntgeworden.

[0003] Diese Doppelseitenband-Modulationen sind speziell in Nachrichtenkanäle integriert worden, bei welchen die Bandbreite des Signals eine untergeordnete Rolle spielt.

[0004] Den zur Demodulation einer DSB-Modulation notwendigen Träger erzeugt man zum Beispiel bei der Stereoübertragung, in dem die Pilotfrequenz von 19 kHz zur Generierung des 38 kHz Trägers im FM-Multiplexsignal mit übertragen wird. Andere Verfahren benutzen zur Trägerrückgewinnung einer DSB mit identischen Seitenbändern die Costa's Loop. Als Beispiel sei der RDS Demodulatorchip SAA6579T genannt.

[0005] In unserem Fall, der gewollten Übertragung des RDS-Signals (QDSB mit zwei identischen Seitenbändern) im Langwellenbereich sind jedoch in Bezug auf die Bandbreite (RDS QDSB = 4,8 kHz) Grenzen gesetzt.

[0006] Eine Ausstrahlung der RDS QDSB mit dieser Bandbreite im Lang- und Längstwellenbereich (9...148,5 kHz) würde zu Nachbarkanalstörungen bereits koordinierter Datensender führen.

[0007] In Anbetracht dieser Tatsache und den damit verbundenen Nachteilen einer DSB Aussendung wie,

1. Doppelte Bandbreite des RF-Signals

2. Aufteilung der Sendeenergie zu gleichen Teilen in die Seitenbänder, wobei nur eines benötigt wird

3. Die doppelte Selektionsbandbreite für die benötigten Empfänger erhöht die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Störsignalen.

[0008] Ein generelles Problem bei der Übertragung von Funknachrichten analoger bzw. digitaler Art stellt die benötigte Bandbreite des Modulationsproduktes dar. Das heißt, man muß international bzw. national bestrebt sein, die natürliche Resource des für "Nachrichten" nutzbaren Frequenzbandes optimal zu nutzen.

[0009] Zur Reduzierung der Bandbreite ist das Einseitenbandverfahren (Single Sideband = SSB) bekanntgeworden - beispielsweise aus WO 85/04541 für QAM- oder PSK-modulierte digitale Signale. Es beruht auf der Tatsache, daß bei Doppelseitenbandmodulationen, bezogen auf den fiktiven RF-Träger zwei Seitenbänder mit gleichem Nachrichteninhalt entstehen. Zur Rückgewinnung des Nachrichteninhaltes aber nur ein Seitenband notwendig ist, was bei diesem bekannten Verfahren spezielle Schaltungen zur Decodierung der empfangenen Signale erfordert.

[0010] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Datensignalen über Sender mit großer Versorgungsreichweite zu entwickeln, wobei die genannten Nachteile weitgehend vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und der erfindungsgemäße Empfänger sollen schnell und kostengünstig realisierbar sein, keiner Entwicklung neuer Chips bedürfen und einen sofortigen Einsatz in Endgeräten ermöglichen.

[0011] Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Einseitenband-Übertragung der RDS Modulation (SSB-RDS) durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6 für die Schaltungsanordnung gelöst.

[0012] Weitere Merkmale sind im jeweils kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 2 bis 5 charakterisiert.

[0013] Der Vorteil bei der erfindungsgemäßen Lösung besteht unter anderem darin, daß die analoge Einseitenbandmodulation (SSB) sich auch auf die digitale Doppelseitenbandmodulation (DSB = 2PSK) übertragen läßt. Ein typischer Vertreter der Anwendung der Doppelseitenband-Modulation (DSB), genauer Quadratur Doppelseitenband-Modulation (QDSB) ist das RDS-Signal gemäß Fig. 1.

[0014] Durch Anwendung zum Beispiel der Filtermethode läßt sich wahlweise das untere oder das obere Seitenband des RDS Signales erzeugen. Die so gewonnene digitale EinseitenbandModulation läßt sich durch Mischung mit einer entsprechenden Oszillatorfrequenz in das gewünschte Sendespektrum transponieren wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.

[0015] Die Aussendung eines Seitenbandes mit bzw. ohne Restträger steht in Abhängigkeit vom verwendeten Demodulationsverfahren. Beide Varianten sind zulässig (siehe Fig. 1). Daraus ergibt sich, daß nur die Hälfte der Bandbreite gegenüber einer RDS-DSB (QDSB) Aussendung belegt wird. Außerdem wird der Wirkungsgrad der Sendeanlage verbessert und damit können bei gleicher Versorgungsreichweite Energie und Betriebskosten gesenkt werden. Die Verringerung der Bandbreite läßt auf der Empfangsseite eine geringere Selektionsbandbreite zu und verringert somit die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Störsignalen. Ein vorteilhafter Empfänger ist in den Patentansprüchen 7 bis 9 charakterisiert.

[0016] Die Erfindung wird nun im nachfolgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

[0017] In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1

eine Einseitenband-Übertragung der RDS-Modulation,

Fig. 2

ein Prinzipschaltbild zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3

ein Prinzipschaltbild eines Empfängers.

[0018] In der Beschreibung und in den Figuren werden folgende Abkürzungen verwendet:

ARI

Autofahrer Rundfunkinformation

RDS

Radio Daten System

SSB

Einseitenband (single side band)

DSB

Doppelseitenband (double side band)

QDSB

Quadratur-Doppelseitenband-Modulation

USB

oberes Seitenband (upper side band)

LSB

unteres Seitenband (lower side band)

PSK

Phasen-Umtastung (phase shift keying)

ZF

Zwischenfrequenz

[0019] Die aufgezeigten Schwierigkeiten, das RDS Signal auf Langwelle auszustrahlen, werden dadurch überwunden, in dem aus der analogen Übertragungstechnik bekannte SSB-Verfahren auf die RDS QDSB-Modulation übertragen werden. Im Unterschied zur analogen SSB-Modulation ist zur Demodulation ein frequenz- und phasenrichtiger Träger zur Verfügung zu stellen.

[0020] In Fig. 1 ist das RDS-Signal mit seinen Seitenbändern dargestellt. Der unterbrochen gezeichnete Träger bei Ωo = 57 kHz kennzeichnet den vom ARI-System bekannten unmodulierten ARI-Träger. Dieser steht in Quadratur zur RDS-Phase und kann somit zur Demodulation eines RDS QDSB-Seitenbandes genutzt werden.

[0021] Die Aufbereitung des RDS QDSB-Signales für die Langwellenanwendung wird in Fig. 2 gezeigt. Als Lieferant des RDS QDSB-Signales mit Täger (unmoduliert ARI) läßt sich in der Regel jeder von UKW-RDS bekannte RDS-Coder verwenden.

[0022] Zur Erzeugung des in Fig. 1 unterbrochen umrahmten oberen Seitenbandes (USB) mit Träger wird hier die Filtermethode angewendet. Das heißt, im zweiten Schritt erfolgt eine Frequenzumsetzung des RDS QDSB-Signales (57 kHz) in die Filterbandbreite (Ωo-Ωo+ωo = 2,4 kHz) des SSB-Filters.

[0023] Am Ausgang des Filters, steht somit in Abhängigkeit von der gewählten Oszillatorfrequenz der ersten Frequenzumsetzung das untere (LSB+Träger) oder das obere (USB+Träger)-Seitenband in der ZF-Lage zur Verfügung. Die zweite Frequenzumsetzung dient dazu, das gewonnene SSB des RDS-Signales mit Restträger (Träger reduziert auf Maximum der Seitenbandamplituden) auf die gewünschte Sendefrequenz zu transponieren. In der nachfolgenden Stufe wird das Signal auf die entsprechende Sendeleistung verstärkt. Auf welche Art und Weise das SSB-Signal erzeugt wird (Filtermethode, Phasenmethode bzw. Synthetische Generierung) ist ohne Belang. Die Anwendung für höherwertigere Modulationsarten, welche auf eine DSB zurückzuführen sind, ist nicht auszuschließen. Die Verwendung des Verfahrens ist nicht an den Langwellenbereich gebunden.

[0024] Im nachfolgenden wird die Demodulation der SSB-RDS Aussendung beschrieben.

[0025] Generell ist die Demodulation synchron (kohärender Demodulator mit frequenz- und phasenrichtigem Hilfsträger) als auch asynchron (ohne Hilfsträger) möglich. Bei Anwendung einer Art der synchronen Demodulation ist es notwendig, einen in Quadratur zum Seitenband stehenden Restträger auf der Sendeseite mit zu übertragen. Die Demodulation erfolgt über Synchrondemodulatoren, wobei der übertragene Restträger zur Synchrondemodulation verwendet wird. Die Demodulation erfolgt damit direkt ins Basisband. Wird asynchron demoduliert, muß auf der Empfangsseite dafür gesorgt werden, daß der nicht vorhandene Trägerbezug des Seitenbandes durch den Demodulator sichergestellt wird. Weiterhin ist es möglich, die Demodulation des Signals durch Vorhandensein seiner typischen spektralen Frequenzanteile entsprechend von digital 0 oder 1 zu analysieren und daraus den Datenstrom zu generieren, in dem das Seitenband asynchron demoduliert wird, einschließlich der Demodulation durch Analyse der spektralen Frequenzanteile des Modulationsproduktes. Das heißt, zur Demodulation ist man nicht an neu zu entwickelnde Chips gebunden, da das Demodulationsprodukt in jedem Fall, sofort mit handelsüblichen digitalen Schaltkreisen weiter verarbeitbar ist.

[0026] Die Einseitenband-Aussendung des RDS Signals (SSB-RDS) ist auf Langwelle mit der Frequenz 123,7 kHz erprobt worden, wobei eine nachfolgend beschriebene Schaltung nach Fig. 2 sich als technisch realisierbar und vorteilhaft erwiesen hat. Als Datenquelle 1 wird in einem solchen Fall ein RDS-Coder 2 verwendet, welcher eine QDSB-Modulation mit oder auch ohne Trägerfrequenz zur Verfügung stellen kann. Nach einer ersten Frequenzumsetzung mit einem ersten Mischer 3 und einem ersten Oszillator 4 wird ein SSB-Signal mit Restträger mit Hilfe der Filtermethode bei 5 erzeugt und durch Mischung mit Hilfe eines zweiten Mischers 6, dem von einem zweiten Oszillator 7 ein Träger zugeführt wird, auf die Sendefrequenz umgesetzt und bei 8 verstärkt und gesendet.

[0027] Als Restträger kann somit der am RDS-Coder einschaltbare ARI-Träger verwendet werden. Zum Empfang des SSB-RDS-Signals wird ein bekannter Allbandempfänger mit Synchrondemodulator verwendet. Die Weiterverarbeitung des RDS-Basisbandes (Biphase-Signals) ergibt keine technischen Probleme. Die Anwendung des Verfahrens ist nicht an den Langwellenbereich gebunden.

[0028] Fig. 3 zeigt einen Empfänger für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren übertragenen Datensignale. Von der Antenne 13 werden die hochfrequenten Signale einem Eingangsverstärker 14 zugeführt. Die Frequenz f_e + f_ZF wird von einem Oszillator 15 erzeugt, wobei f_e die Frequenz des im hochfrequenten Signal enthaltenen (Rest-)Trägers und f_ZF = 57 kHz ist. In einer Mischstufe 16 wird dann das verstärkte hochfrequente Signal in den ZF-Bereich umgesetzt und über ein Bandfilter 17 mit einer Bandbreite von 2,4 kHz geleitet. An diesen schließt sich ein käuflich erhältlicher RDS-Demodulator 18 vom Typ SAA6579T an, der je einen Ausgang 19, 20 für ein Taktsignal und ein Datensignal aufweist. Diese Signale können nach den im Radio-Daten-System festgelegten Regeln decodiert und dann zur Anzeige gebracht werden.

Ansprüche

1. Modulationsverfahren zur Übertragung von Datensignalen, wobei mit den Datensignalen ein erster Träger nach dem Quadratur-Doppelseitenband-Verfahren moduliert wird, wobei aus dem modulierten Signal durch Filter- bzw. Phasenmethode ein Einseitenbandsignal mit Restträger abgeleitet wird und wobei das Einseitenbandsignal durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt und das umgesetzte Einseitenbandsignal einschließlich des umgesetzten Restträgers abgestrahlt wird.

2. Modulationsverfahren zur Übertragung von Datensignalen, wobei durch synthetische Generierung ein mit den Datensignalen doppelseitenband-moduliertes Einseitenbandsignal mit Restträger erzeugt wird und wobei das Einseitenbandsignal durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt und das umgesetzte Einseitenbandsignal einschließlich des umgesetzten Restträgers abgestrahlt wird.

3. Modulationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Signal mit Hilfe eines Radio-Data-System-Codierers gewonnen wird.

4. Modulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einseitenbandsignal wahlweise als unteres oder oberes Seitenband des modulierten Signals durch Filter erzeugt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Datensignalen, wobei die Datensignale einem RDS-Coder (2) zuführbar sind, wobei der Ausgang des RDS-Coders (2) mit einem Frequenzumsetzer (3, 4) verbunden ist, der seinerseits ausgangsseitig an ein Einseitenbandfilter (5) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem weiteren Frequenzumsetzer (6, 7) zur Umsetzung in den Langwellenbereich verbunden ist, und wobei der Ausgang des weiteren Frequenzumsetzers (6, 7) an den Eingang eines Langwellensenders (8) angeschlossen ist.

6. Empfänger zum Empfang von Datensignalen, wobei die Datensignale als Modulation eines Einseitenbandsignals mit Restträger, das zur Übertragung durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt wird, gesendet und empfangen werden und wobei Mittel (15, 16) zur Umsetzung des im Langwellenbereich empfangenen Signals in die Frequenzlage des Einseitenbandsignals mit Restträger vorgesehen sind, an deren Ausgang ein Bandpaß (17) angeschlossen ist, und daß der Bandpaß mit einem Demodulator (18) verbunden ist.

7. Empfänger nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß der Bandpaß eine Bandbreite (17) von 2,4 kHz aufweist und die Frequenz von 57 kHz einschließt.

8. Empfänger nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator (18) ein an sich bekannter RDS-Demodulator ist.

9. Empfänger zum Empfang von Datensignalen, wobei die Datensignale als Modulation eines Einseitenbandsignals mit Restträger, das zur Übertragung durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt wird, gesendet und empfangen werden und wobei der übertragene Restträger zur Synchrondemodulation verwendet wird.

10. Empfänger zum Empfang von Datensignalen, wobei die Datensignale als Modulation eines Einseitenbandsignals mit Restträger, das zur Übertragung durch Mischung mit einer Oszillatorfrequenz in den Langwellenbereich umgesetzt wird, gesendet und empfangen werden und wobei das empfangene Seitenband asynchron demoduliert wird, insbesondere durch Analyse der spektralen Frequenzanteile des Modulationsproduktes.

Claims

1. Modulation method for the transmission of data signals, whereby a first carrier is modulated with the data signals according to the quadrature double sideband method, whereby a single sideband signal with residual carrier is derived from the modulated signal by way of the filter method or phase method, and whereby the single sideband signal is converted into the long-wave range by mixing with an oscillator frequency, and the converted single sideband signal including the converted residual carrier is transmitted.

2. Modulation method for the transmission of data signals, whereby by means of synthetic generation there is generated a single sideband signal, double-sideband-modulated with the data signals, with residual carrier, and whereby the single sideband signal is converted into the long-wave range by mixing with an oscillator frequency, and the converted single sideband signal including the converted residual carrier is emitted.

3. Modulation method according to claim 1, characterized in that the modulated signal is obtained with the aid of a radio data system coder.

4. Modulation method according to one of claims 1 or 3, characterized in that the single sideband signal is generated selectively as lower or upper sideband of the modulated signal by way of filters.

5. Circuit arrangement for the transmission of data signals, whereby the data signals can be supplied to an RDS coder (2), whereby the output of the RDS coder (2) is connected to a frequency converter (3, 4), which is connected for its part on the output side to a single sideband filter (5), the output of which is connected to another frequency converter (6, 7) for the conversion into the long-wave range, and whereby the output of the additional frequency converter (6, 7) is connected to the input of a long-wave transmitter (8).

6. Receiver for receiving data signals, whereby the data signals are transmitted and received as modulation of a single sideband signal with residual carrier, which is converted into the long-wave range for transmission by way of mixing with an oscillator frequency, and whereby means (15, 16) are provided for the conversion of the signal, received in the long-wave range, into the frequency position of the single sideband signal with residual carrier, to the output of which a bandpass filter (17) is connected, and in that the bandpass filter is connected to a demodulator (18).

7. Receiver according to claim 6, characterized in that the bandpass filter has a bandwidth (17) of 2.4 kHz and includes the frequency of 57 kHz.

8. Receiver according to one of claims 6 or 7, characterized in that the demodulator (18) is an RDS demodulator known in itself.

9. Receiver for receiving data signals, whereby the data signals are transmitted and received as modulation of a single sideband signal with residual carrier, which is converted into the long-wave range for the transmission by way of mixing with an oscillator frequency, and whereby the transmitted residual carrier is used for the synchronous demodulation.

10. Receiver for receiving data signals, whereby the data signals are transmitted and received as modulation of a single sideband signal with residual carrier, which is converted into the long-wave range for the transmission by way of mixing with an oscillator frequency, and whereby the received sideband is demodulated asynchronously, in particular by way of analysis of the spectral frequency components of the modulation product.

Revendications

1. Procédé de modulation pour la transmission de signaux de données, dans lequel on module par les signaux de données une première porteuse selon le procédé à double bande latérale en quadrature, on déduit du signal modulé un signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle à l'aide d'une méthode des filtres ou des phases et on convertit le signal à bande latérale unique dans le domaine des grandes ondes par un mélange avec une fréquence d'oscillateur et on émet le signal à bande latérale unique converti, y compris la porteuse résiduelle convertie.

2. Procédé de modulation pour la transmission de signaux de données, dans lequel on produit par une génération par synthèse un signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle qui est modulé en double bande latérale par les signaux de données et on convertit le signal à bande latérale unique dans le domaine des grandes ondes par un mélange avec une fréquence d'oscillateur et on émet le signal à bande latérale unique converti, y compris la porteuse résiduelle convertie.

3. Procédé de modulation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on obtient le signal modulé à l'aide d'un codeur de système de radiocommunication de données RDS.

4. Procédé de modulation selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé par le fait qu'on produit par filtrage le signal à bande latérale unique au choix comme bande latérale inférieure ou supérieure du signal modulé.

5. Circuit pour la transmission de signaux de données, dans lequel les signaux de données peuvent être envoyés à un codeur RDS (2), la sortie du codeur RDS (2) est reliée à un modulateur par déplacement de fréquence (3, 4) qui pour sa part est raccordé en sortie à un filtre à bande latérale unique (5) dont la sortie est reliée à un autre modulateur par déplacement de fréquence (6, 7) pour la conversion dans le domaine des grandes ondes et dans lequel la sortie de l'autre modulateur par déplacement de fréquence (6, 7) est raccordée à l'entrée d'un émetteur de grandes ondes (8).

6. Récepteur pour la réception de signaux de données, dans lequel les signaux de données sont émis comme modulation d'un signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle qui est converti pour la transmission, par un mélange avec une fréquence d'oscillateur, dans le domaine des grandes ondes, qui est émis et qui est reçu, et dans lequel il est prévu des moyens (15, 16) de conversion du signal reçu dans le domaine des grandes ondes dans la position de fréquence du signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle et à la sortie desquels un filtre passe-bande (17) est raccordé, le filtre passe-bande étant relié à un démodulateur (18).

7. Récepteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le filtre passe-bande a une largeur de bande (17) de 2,4 kHz et inclut la fréquence de 57 kHz.

8. Récepteur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que le démodulateur (18) est un démodulateur RDS connu en soi.

9. Récepteur pour la réception de signaux de données, dans lequel les signaux de données sont émis comme modulation d'un signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle qui est converti pour la transmission, par un mélange avec une fréquence d'oscillateur, dans le domaine des grandes ondes, qui est émis et qui est reçu, et dans lequel la porteuse résiduelle transmise est utilisée pour la démodulation synchrone.

10. Récepteur pour la réception de signaux de données, dans lequel les signaux de données sont émis comme modulation d'un signal à bande latérale unique avec porteuse résiduelle qui est converti pour la transmission, par un mélange avec une fréquence d'oscillateur, dans le domaine des grandes ondes, qui est émis et qui est reçu, et dans lequel la bande latérale reçue est démodulée de façon asynchrone, notamment par l'analyse des composantes fréquentielles spectrales du produit de modulation.

Zeichnung