DE10353498B4

DE10353498B4 - Optimierte Subkanalzuordnung innerhalb eines Frequenzübertragungsbands

Info

Publication number: DE10353498B4
Application number: DE2003153498
Authority: DE
Inventors: Franz Dworschak
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: DE10353498A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung von Subkanälen innerhalb eines Frequenzübertragungsbands. Hierzu werden die Anzahl und die jeweilige Frequenzbandbreite der Subkanäle bestimmt und anschließend die Subkanäle aufgrund der so vorgenommenen Bestimmung innerhalb des Frequenzübertragungsbands bezüglich ihrer Frequenzlage unter der Bedingung zugeordnet, dass sich die Frequenzbandbreiten der jeweiligen Subkanäle nicht überlappen. Die Positionierung erfolgt dabei dergestalt, dass ein minimaler Frequenzbandabstand zwischen den Frequenzränder der jeweils benachbarten Subkanäle eingehalten und somit eine effektive Nutzung des Frequenzübertragungsbands gewährleistet ist. Alternativ wird das gesamte Übertragungsfrequenzband durch die Berechnung und Vergabe eines maximalen Frequenzbandabstands zwischen den Subkanälen, insbesondere für eine digitale Datenübertragung, zur Minimierung von Störeffekten zwischen den Subkanälen, genutzt. In Abhängigkeit der verwendeten digitalen/analogen Datenübertragung kann ebenfalls eine selektive Zuordnung von bestimmten Frequenzbandabständen zwischen jeweils benachbarten Subkanälen vorgenommen werden. Die Verwendung des Verfahrens ist insbesondere für die Datenübertragung über Hochspannungsleitungen vorteilhaft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung von Subkanälen innerhalb eines Frequenzübertragungsbands, wobei die Anzahl und die jeweilige Frequenzbandbreite der Subkanäle bestimmt und anschließend die Subkanäle aufgrund der so vorgenommenen Bestimmung innerhalb des Frequenzübertragungsbands bezüglich ihrer Frequenzlage so zugeordnet werden, dass sich die Frequenzbandbreiten der jeweiligen Subkanäle nicht überlappen.
Zur Koordinierung der Datenströme über unterschiedlichste Datenkanäle werden oft nach nationalen Richtlinien Frequenzübertragungsbänder für bestimmte Datenübertragungsarten von den nationalen Behörden bereitgestellt. Zur besseren Auslastung dieser vorgegebenen Frequenzübertragungsbänder werden vor allem für die Daten- und Sprachübertragung die Daten nicht über die gesamte zur Verfügung stehende Frequenzübertragungsbandbreite genutzt, sondern in Teilfrequenzbändern des Frequenzübertragungsbands – auch Subkanäle genannt- zur besseren Kapazitätsauslastung koordiniert übertragen.
Herkömmliche Verfahren für die Übertragung von Daten in Subkanälen sind dadurch gekennzeichnet, dass im Frequenzübertragungsband die Positionen der Subkanäle innerhalb des Frequenzübertragungsbands vorgegeben und für die Übertragung fest fixiert sind. Diese feste Zuordnung der Subkanal-Frequenzbänder wird für eine eindeutige Rekonstruktion der übertragenen Daten gewählt, da hierdurch beim Empfänger die Information über die Anzahl der Subkanäle nicht ermittelt werden muss. Die Abfolge und die Frequenzbandabstände der Subkanäle innerhalb des Frequenzübertragungsbands sind hierdurch ebenfalls fest vorgegeben und im Sender und Empfänger implementiert.
So beschreibt die DE 43 27 588 A1 ein Verfahren zur Übertragung oder Demodulation eines digitalen Signals und einen Demodulator zur Decodierung dieses Signals. Hierbei werden die aufgrund einer terrestrischen Übertragung von digitalen HDTV-Signalen genutzten physikalischen Subkanäle bezüglich ihrer Position und Frequenzbreite im Frequenzübertragungsband fest vorgegeben und definiert.
Aus weiteren Druckschriften, z. B. DE 661 179 C oder DE 711 768 C , sind Verfahren zur Zuordnung von Subkanälen bekannt, bei denen die Subkanäle innerhalb eines Frequenzbandes hinsichtlich der Interferenzeigenschaften angeordnet werden. Außerdem ist es bekannt, die Subkanäle aufgrund einer Optimierung der maximalen Sendeleistung für die in einem Subkanal übertragenen Sendedaten anzuordnen (z. B. US 5,295,138 A oder DE 100 38 375 A1 ). Aus EP 961 434 A2 und WO 98/42092 A2 geht zudem eine äquidistante Verteilung der Subkanäle über die Frequenzbreite hervor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das vorgegebene Frequenzband eines Übertragungskanals für eine gleichzeitige Übertragung von digitalen und analogen Daten optimal, insbesondere bei störenden Übertragungseinflüssen wie z. B. bei Hochspannungsleitungen, zu nutzen.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei gleichzeitiger Versendung von digitalen und analogen Daten über unterschiedliche Subkanäle, zu den Frequenzrändern der jeweils benachbarten Subkanäle mit digitaler Datenübertragung ein maximaler und zu den Frequenzrändern der jeweils benachbarten Subkanäle mit analoger Datenübertragung ein minimaler Frequenzbandabstand eingehalten wird.
Hierbei kann zum einen die Abfolge der jeweiligen Subkanäle auf dem Frequenzübertragungsbands und zum anderen die jeweilige Position des Subkanals innerhalb des Frequenzübertragungsbands für die Auswahl der Positionen der jeweiligen Subkanäle zur optimalen Zuordnung der Subkanäle – unter Beachtung der Einschränkung, dass keine Überlappungen der Subkanäle auftreten dürfen – genutzt werden.
Bei einer gleichzeitigen Nutzung von digitalen und analogen Daten über unterschiedliche Subkanäle zu den Frequenzrändern der jeweils benachbarten Subkanäle ist ein maximaler und zu den Frequenzrändern der jeweils benachbarten Subkanälen mit analoger Datenübertragung ein minimaler Frequenzbandabstand einzuhalten. Die maximalen und minimalen Frequenzbandabstände werden dabei durch den Bediener vorgegeben oder durch eine Analyse der zu übertragenden Daten über die einzelnen Subkanäle bestimmt. In einer möglichen Konfiguration ist der minimale Frequenzbandabstand dem System vorgegeben. Der maximale Frequenzbandabstand wird über die Differenz der gesamten Frequenzbandbreite des Frequenzübertragungsbands und des noch freien Frequenzübertragungsbands über die benötigte Anzahl der Subkanäle mit maximalen Frequenzbandabständen gemittelt. Alternative Optimierungsverfahren zur Ermittlung von geeigneten minimalen und maximalen Frequenzbandabständen sind ebenfalls im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzbar.
Unabhängig davon, ob digitale oder analoge Daten vorliegen, wird ein minimaler Störabstand zwischen den einzelnen Subkanälen eingehalten und ermöglicht damit eine fehlerreduzierte Übertragung der Daten innerhalb der einzelnen Subkanäle, da hierdurch störende Interferenzen zwischen den einzelnen Subkanälen minimiert werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Subkanäle nahezu direkt nebeneinander angeordnet sind und somit nur eine tatsächlich benötigte Frequenzbandbreite des Frequenzübertragungsbands belegt wird. Unter Berücksichtigung des minimalen Frequenzbandabstands zwischen den einzelnen Subkanälen kann hiermit eine optimale Ausnutzung der Frequenzbandbreite des Frequenzübertragungsbands gewährleistet werden. Insbesondere kann bei noch ausreichender Frequenzbandbreite ein zusätzlicher Subkanal zu den bestehenden innerhalb des Frequenzübertragungsbands hinzugefügt werden. Die Festlegung des minimalen Frequenzbandabstands ist dabei entweder dem Bediener selbst überlassen oder wird durch eine Analyse der zu übertragenden Daten über die einzelnen Subkanäle bestimmt.
Vorteilhaft ist es weiterhin, dass bei einer digitalen Datenübertragung innerhalb der Subkanäle die digitalen Subkanäle so relativ zueinander positioniert werden, dass ein maximaler Frequenzbandabstand zwischen den einzelnen Subkanälen eingehalten wird. Dies dient insbesondere bei der Übertragung mittels OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) zur Erzielung besserer Übertragungsergebnisse, die sich mit größerem Störabstand zwischen den Subkanälen verbessern. Die Auswahl eines minimalen oder eines maximalen Frequenzbandabstands zwischen den Subkanälen ist daher eine Frage der Abwägung zwischen der Übertragungssicherheit der Daten in den einzelnen Subkanälen (maximale Frequenzbandabstände) und der optimalen und effektiven Nutzung des bereitgestellten Frequenzübertragungsbands durch eine Vielzahl von Subkanälen (minimaler Frequenzbandabstand).
Für die Bestimmung des Frequenzbandabstands zwischen den Frequenzrändern der jeweils benachbarten Subkanäle wird eine äquidistante Frequenzbandbreite berechnet. Dazu wird die Summe der Frequenzbandbreiten der einzelnen Subkanäle gebildet und dann von der zur Verfügung stehenden Frequenzübertragungsbandbreite des Systems subtrahiert. Dieser Wert ist über die Anzahl der Subkanäle zu mitteln und der so berechnete Frequenzbandabstand zwischen allen Subkanälen einzuhalten.
Vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Datenübertragung mittels Datenpumpen über Leitungen, insbesondere Hochspannungsleitungen. Vor allem für die Datenübertragung über Hochspannungsleitungsnetze mit großen Entfernungen und höchst unterschiedlichen Datenformaten ist eine flexible Ausnutzung des vorgegebenen Frequenzübertragungsbands vorteilhaft.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben; die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Figuren näher beschrieben und es zeigt:
1 erfindungsgemäße Reduktion der Frequenzbandabstände zwischen den einzelnen Subkanälen;
2 erfindungsgemäße Erhöhung der Störabstände bei digital übertragenen Subkanälen.
In der 1 ist insbesondere für eine analoge Datenübertragung über die Subkanäle ein minimierter Frequenzbandabstand zwischen den einzelnen Subkanälen gewählt. Das Frequenzübertragungsband ist durch die horizontale Linie schematisch angedeutet. Die Randpunkte stellen die minimale bzw. maximale Frequenz des zu verwendenden Frequenzübertragungsbands, im Hochfrequenzbereich z. B. 100 kHz und 108 kHz, dar. Durch eine optimale Ausnutzung des Frequenzübertragungsbands ist so in einigen Fällen die Möglichkeit gegeben, einen weiteren Subkanal (zusätzlicher Subkanal) dem Übertragungsband hinzuzufügen. Der noch belegbare Bereich des Frequenzübertragungsbands muss dann mindestens der Frequenzbandbreite des zusätzlichen Subkanals und einem beidseitigen Mindeststörabstand um den zusätzlichen Subkanal entsprechen.
In der 2 ist für eine Übertragung von Daten über die Subkanäle ein maximaler Frequenzbandabstand zwischen den einzelnen Subkanälen gewählt. Hierdurch wird insbesondere bei unterschiedlichen Multiplexverfahren die Übertragungsqualität von digitalen Daten verbessert. Mit einem großen Frequenzbandabstand zwischen den einzelnen Subkanälen wird bei der digitalen Datenübertragung insbesondere das Signal-Rauschverhältnis deutlich verbessert.

Claims

Verfahren zur Zuordnung von Subkanälen innerhalb eines Frequenzübertragungsbands, wobei die Anzahl und die jeweilige Frequenzbandbreite der Subkanäle bestimmt und anschließend die Subkanäle aufgrund der so vorgenommenen Bestimmung innerhalb des Frequenzübertragungsbands bezüglich ihrer Frequenzlage so zugeordnet werden, dass sich die Frequenzbandbreiten der jeweiligen Subkanäle nicht überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichzeitiger Versendung von digitalen und analogen Daten über unterschiedliche Subkanäle, zu den Frequenzrändern der jeweils benachbarten Subkanäle mit digitaler Datenübertragung ein maximaler und zu den Frequenzrändern der jeweils benachbarten Subkanäle mit analoger Datenübertragung ein minimaler Frequenzbandabstand eingehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenauslastung der Subkanäle während einer Übertragung mehrmals geprüft und in Abhängigkeit der Datenauslastung die Zuordnung der Subkanäle bezüglich ihrer Position und/oder der Breite im Frequenzübertragungsband verändert wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 zur Datenübertragung über eine Kabelleitung.
Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelleitung eine Hochspannungsleitung ist.