DE19601161A1 - Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformationen in TV-Kanälen - Google Patents
Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformationen in TV-KanälenInfo
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- H04N7/08—Systems for the simultaneous or sequential transmission of more than one television signal, e.g. additional information signals, the signals occupying wholly or partially the same frequency band, e.g. by time division
- H04N7/081—Systems for the simultaneous or sequential transmission of more than one television signal, e.g. additional information signals, the signals occupying wholly or partially the same frequency band, e.g. by time division the additional information signals being transmitted by means of a subcarrier
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von
Zusatzinformationen in TV-Kanälen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Es sind allgemein Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die
innerhalb der Videosignale bzw. TV-Kanäle Zusatz
informationen übertragen, und zwar in den nicht durch
Bildsignale belegten Zeilen der vertikalen Austastlücke.
Bekannteste Anwendungen sind der. Videotext, die Datenzeile
und die Prüfzeilen. Derartige Verfahren und Vorrichtungen
sind zum Beispiel für Audiodaten aus Gassmann/Eckert: "Das
COM-System", Funkschau 1970, Heft 20, Seiten 689-692 und
Heft 21, Seiten 749 und 750 und für die Videodaten aus
Langenkamp/Löwy: "Megatext-IC für Videotext und Grafik",
RFE 1994, Heft 7, Seiten 18 bis 20, bekannt.
Die Eigenschaften des FBAS-Signals (Farb-, Bild-, Ablenk-
und Synchronsignal) lassen die Möglichkeit offen, weitere
informationstragende Signale (Zusatzdaten) zu überlagern,
wobei der Empfang des TV-Rundfunkprogramms nicht gestört
werden darf. Während sich die meisten Veröffentlichungen
nur mit einer Art von Zusatzdaten befassen, ist zum
Beispiel in dem Buch Rudolf Mäusl: "Fernsehtechnik", Hüthig
1991, im 9. Kapitel auf den Seiten 210 bis 227 die
Übertragung mehrerer zusätzlicher Prüf- und Datensignale
beschrieben. Dabei erfolgt die Übertragung der Zusatzdaten
mit hoher Übertragungssicherheit und einer möglichst hohen
Übertragungsrate. Außerdem ist im gleichen Buch auf den
Seiten 243 bis 245 ein Vergleich der Eigenschaften
verschiedener Phasenumtastverfahren genau beschrieben.
Außerdem sind die Fernseh-Prüfzeilentechnik und die
Übertragung von Videotextsignalen, außer Prüfzeilen, mit
dem Fernsehsignal in dem Buch von P. Dammbacher: "Digitale
Technik für Hörfunk und Fernsehen", R. von Decker Verlag,
Seiten 145 bis 147 bzw. 154 und 155, beschrieben. Diese
beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen wurden bereits
vor vielen Jahren entwickelt und eingeführt und werden dem
heutigen fortgeschrittenen Stand-der Technik nicht mehr
gerecht. Die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität
wird nur unzureichend ausgenutzt und neue Anwendungen
können nicht mehr in die etablierten Videosignale
eingeführt werden. Außerdem sind in dem Buch "Hörfunk und
Fernsehen" unter dem Titel "Die internationale Reform der
Hör- und Fernsehrundfunktechnik durch neuartige
Technologien, digitale Signalverarbeitung und
Datenkompression", von Paul Dambacher, R. v. Decker′s
Verlag, G. Schenk Heidelberg, 1995, die bekannten
Übertragungsverfahren detailliert beschrieben, wie zum
Beispiel das NICAM-Verfahren ab Seite 170.
In den TV-Bändern existiert oberhalb der Tonträger eine
freie, für die TV-Übertragung nicht genutzte Frequenzlücke.
Die Breite dieser Lücke ist abhängig vom TV-Standard.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt beispielhaft die Belegung des
oberen Frequenzbereiches für die Standards B, G und I. Man
erkennt eine deutliche Frequenzlücke im Standard G (1 MHz).
Aber auch im Standard B ist eine Zusatzträgereinführung
vorstellbar, wie es zum Beispiel durch die NICAM-
Unterträgerlösung dargestellt ist. (Fig. 1b). Da bei
terrestrischer Übertragung am Empfänger der obere
Nachbarkanal im allgemeinen nicht empfangen wird, kann man
die Zusatzträgereinfügung auch noch erweitern.
In diesen Frequenzlücken werden, überwiegend für lokale
Übertragungen, Funkübertragungen durchgeführt. Bekannteste
Anwendung dürfte der Reportagefunk der Rundfunkprogramm
anbieter sein. Die Aussendung der Signale in diesen
Frequenzlücken erfolgt dabei völlig unabhängig von den TV-
Signalen in den betroffenen TV-Kanälen.
Durch diese bisherigen Nutzungen (TV-Übertragung und zum
Beispiel Reportagefunk) ergibt sich eine mangelhafte und
ungenügende Nutzung der zur Verfügung stehenden Resource
"Frequenzspektrum".
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformationen in TV-
Kanälen zu schaffen, durch das es technisch realisierbar
wird, die freien Frequenzlücken mit optimal
dimensionierten, modulierten Zusatzträgern zu füllen und
zusätzliche Übertragungskanäle mit relativ hohen
Übertragungsraten in den für die Nutzsignale koordinierten
Versorgungsbereichen zu verteilen.
Die erfindungsgemäße Lösung für das Verfahren ist
insbesondere in den Kennzeichen der Patentansprüche 1 bzw.
2 charakterisiert. Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens
ergeben sich aus den Patentansprüchen 3 bis 13.
Die mit dem lösungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile
bestehen insbesondere darin, daß vorhandene, international
bereits koordinierte TV-Kanäle verwendet werden können, die
Bild- und Tonaussendungen in den TV-Kanälen nicht
beeinträchtigt werden und neue Übertragungskapazität
geschaffen werden kann. Ein faszinierender Vorteil ergibt
sich zum Beispiel dann, wenn in die freie Frequenzlücke ein
höherstufig, digital modulierter Träger (zum Beispiel 64
QAM) eingefügt wird. Bei einer HF-Bandbreite der Lücke von
1 MHz kann, theoretisch, ein Bruttodatenstrom von 6 MBit/s
übertragen werden. Ein Teil des Datenstromes wird für den
Fehlerschutz genutzt, mit der verbleibenden Nettobitrate
lassen sich dann zum Beispiel ein oder mehrere MPEG-codierte
TV-Programme (VHS-Qualität) oder ein qualitativ
höherwertiges MPEG-codiertes TV-Programm übertragen.
Die Tabelle 1 zeigt für beispielhaft ausgewählte
Modulationsarten theoretisch und praktisch erreichbare
Datenraten.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand von in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
beschrieben. In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 Belegung des oberen Frequenzbereiches bei
verschiedenen TV-Standards und zwar für Standard
B/G (Fig. 1a), für Standard B mit NICAM-
Unterträger (Fig. 1b) und für Standard I mit
NICAM-Unterträger (Fig. 1c) und
Fig. 2 Belegungsvorschlag für Audioübertragung.
Eine analoge Betrachtung kann für eine Mehrträgerbelegung
der Lücke und für andere Standards durchgeführt werden.
Dabei wird sich die geringste zusätzliche Datenkapazität
für den Standard B und das Maximum beim Standard G ergeben.
Damit können zum Beispiel flächendeckend oder regional
zusätzliche TV-Übertragungskanäle eröffnet oder ein
Simulcastbetrieb (als Vorbereitung der digitalen Nutzung
des gesamten TV-Kanals) zwischen dem analogen TV-Programm
und dem gleichen, digital übertragenen Programm realisiert
werden. Dadurch entstehen Vorteile, die sich mit einer
getrennten Nutzung der an sich bekannten Anwendungen nicht
erreichen lassen.
In den Figuren und der Beschreibung verwendete Abkürzungen
bedeuten:
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Mehrträgerverfahren)
QAM Quadratur Amplitude Modulation
RF Radio frequency
ADR Astra Digital Radio
MPEG Motion Picture Expert Group
VHS Video Home System
MUSICAM Masking pattern-adapted Universal Subband Coding and Multiplexing.
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Mehrträgerverfahren)
QAM Quadratur Amplitude Modulation
RF Radio frequency
ADR Astra Digital Radio
MPEG Motion Picture Expert Group
VHS Video Home System
MUSICAM Masking pattern-adapted Universal Subband Coding and Multiplexing.
Fig. 2 zeigt mögliche Belegungen der freien Frequenzlücke
für Audioübertragung.
In Fig. 2 bedeuten:
- *) Trägerreduzierung des 1. Tonträgers bis auf -20 dB;
- 1. Darstellung der Belegung der Lücke mit zusätzlichen analogen Rf-Trägern (nach ASTRA-ADR, Panda-I- komprimiert) und
- 2. Darstellung der Belegung der Lücke mit zusätzlichen digitalen Rf-Trägern (nach ASTRA-ADR, MUSICAM- komprimiert).
Dabei sind auch Kombinationen zwischen den Belegungen
möglich, so daß sich mehrere Möglichkeiten der Anwendung
unterschiedlicher Modulationsverfahren (Mischbelegung)
ergeben.
Die Realisierung gestaltet sich relativ einfach, da die
Abstrahlung von koordinierten und bereits vorhandenen
Standorten erfolgt. Bei Erweiterung von vorhandenen
Sendeanlagen, aber besonders bei einer zukünftigen
Installation neuere TV-Sender, insbesondere Solid State-
Sender, ergibt sich nur ein geringer Investionsmehraufwand
auf der Sendeseite (zusätzliche Entzerrung für die
Zusatzsignale). Weiterhin wird der Aufwand auf der
Sendeseite und auch auf der Empfangsseite dadurch
verringert, daß der Pegel des 1. analogen Tonträgers
spürbar verringert wird. Hier wird ein Intermodulations
gewinn erreicht, der als Entzerrungsreserve für den oder
die Rf-Träger in der Frequenzlücke genutzt werden kann.
Dadurch, daß die Anordnung und Modulation der zusätzlichen
Rf-Träger analog dem ADR-Verfahren erfolgt, müssen am Markt
befindliche Empfängerlösungen nur geringfügig modifiziert
werden. Dadurch ist die Datenübertragung auch für einen
Massenmarkt hervorragend geeignet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht darin, daß die verstärkten zusätzlichen modulierten
Rf-Träger über eine entkoppelte Antenne in den TV-Kanal
eingespeist werden, und daß die verstärkten zusätzlichen
modulierten Rf-Träger über ein frequenzselektives
Entkoppelungsnetzwerk in den TV-Kanal eingespeist werden.
Dies ermöglicht eine elegante Einfügung in vorhandene
Antennensysteme insbesondere dann, wenn die
Versorgungsaufgabe für die Zusatzsignale nicht mit den TV-
Antennendiagrammen gewünscht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen
darin, daß in die freie Frequenzlücke ein oder mehrere,
vorzugsweise digital modulierte Rf-Träger eingefügt werden
(als mehrere modulierte Rf-Träger gelten hier auch
Mehrträgerverfahren wie OFDM). Die technische Realisierung
kann auf zwei Wegen durchgeführt werden. Zum einen werden
der oder die zusätzlichen, modulierten Träger unter
Benutzung des TV-Senders (es kann der Tonsender, aber auch
der Bildsender benutzt werden) übertragen oder zum anderen
werden der oder die zusätzlichen, modulierten Träger über
einen gesonderten Rf-Verstärker auf den erforderlichen Rf-
Pegel angehoben und über ein frequenzselektives Netzwerk in
den TV-Kanal eingefügt. Dabei ist auch die Abstrahlung der
zusätzlichen, modulierten Träger über eine selbständige,
von der TV-Antenne maximal entkoppelten Antenne möglich.
Grundsätzlich kann die Modulation des oder der zusätzlichen
Rf-Träger nach den bekannten Modulations- und
Codierverfahren erfolgen. Im Hinblick auf eine leichte
Einführbarkeit und hohe Kosteneffizienz bei den Endgeräten
wird für den Fall einer Audioübertragung die Modulation
analog dem ADR-Verfahren vorgeschlagen. Eine mögliche
Belegung dafür ist in Fig. 2 dargestellt. Statt der
codierten und datenreduzierten Audiosignale können auch
beliebige andere Datenströme übertragen werden. Sinngemäß
lassen sich für den Fall einer Audioübertragung, ebenfalls
wieder vorteilhafte Nutzungsmöglichkeiten und -szenarien
darstellen. Mehrkanalsurroundtonübertragung nach dem
Fünfkanal-Surround-System sind realisierbar, wobei die
Signale L und R als analoge Signale fit dem klassischen 1.
und 2. Tonträger, die Surroundzusatzsignale C, L, S, RS mit
Hilfe der Zusatzkanäle übertragen werden können.
Claims (13)
1. Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformationen in
TV-Kanälen, bei dem insbesondere in die freie
Frequenzlücke der TV-Kanäle zusätzliche Informationen
übertragen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß in die freie Frequenzlücke zusätzlich ein
modulierter, mehrere modulierte Rf-Träger oder ein
Frequenzpaket nach dem Mehrträgerverfahren OFDM
eingefügt werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß der oder die zusätzlichen Rf-Träger in seiner bzw.
ihrer Amplitude (Amplitudenmodulation), in seiner bzw.
ihrer Frequenz (Frequenzmodulation), in seiner bzw.
ihrer Phase (Phasenmodulation) oder in einer
Kombination dieser Modulationsverfahren moduliert wird
bzw. werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Modulation des oder der zusätzlichen Rf-Träger
analog, das heißt kontinuierliche Übertragung der
Zusatzinformationen, oder digital, das heißt,
Übertragung von transparenten oder codierten
Datenströmen, die die zu übertragenden
Zusatzinformationen enthalten, erfolgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung und Modulation der zusätzlichen Rf-
Träger analog dem ADR-Verfahren erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verstärkten zusätzlichen modulierten Rf-Träger
über eine entkoppelte Antenne in den TV-Kanal
eingespeist werden.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verstärkten zusätzlichen modulierten Rf-Träger
über ein frequenzselektives Entkoppelungsnetzwerk in
den TV-Kanal eingespeist werden.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzlichen Rf-Träger in modifizierenden TV-
Sendern, zusätzlich zu den Bild- und Tonsignalen
verstärkt und übertragen werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Demodulation, die Aufbereitung und
gegebenenfalls die Auswertung und Darstellung der
übertragenen Zusatzinformationen durch
Zusatzeinrichtungen in einem TV-Empfänger selbst oder
in einem separatem Empfänger erfolgt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf den zusätzlichen Rf-Trägern modulierten
Datenströme so verknüpft werden, daß der resultierende
übertragbare Datenstrom aus der Addition einzelner
oder aller Einzeldatenströme entsteht.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer zusätzlichen Rf-Trägerübertragung die
Leistung des 1. Tonträgers spürbar vermindert wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzlichen Rf-Träger für die Übertragung von
Surroundtoninformationen verwendet werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die zusätzlichen Rf-Träger zur
Übertragung von stehenden oder bewegten TV-Bildern
verwendet werden.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche
1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem oder den zusätzlichen Rf-Träger(n)
übertragbaren TV-Bilder zur Simulcastübertragung zum
analogen TV-Kanal benutzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19601161A DE19601161A1 (de) | 1995-05-27 | 1996-01-15 | Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformationen in TV-Kanälen |
Applications Claiming Priority (2)
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DE19519555 | 1995-05-27 | ||
DE19601161A DE19601161A1 (de) | 1995-05-27 | 1996-01-15 | Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformationen in TV-Kanälen |
Publications (1)
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Family
ID=7763071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19601161A Withdrawn DE19601161A1 (de) | 1995-05-27 | 1996-01-15 | Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformationen in TV-Kanälen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19601161A1 (de) |
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- 1996-01-15 DE DE19601161A patent/DE19601161A1/de not_active Withdrawn
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