DE19830638C1

DE19830638C1 - Common-wave network monitoring method for digital audio broadcasting, continuously observing temporal parameters of transmitters synchronized by time and frequency

Info

Publication number: DE19830638C1
Application number: DE19830638A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schwaiger
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2018-07-10

Abstract

Each transmitter (30a-30n) has a multicarrier generator (32a-32n) and a delay stage (31a-31n) with a delay time specific to the transmitter. A delayed multicarrier signal is detected at the multicarrier generator's output. The transmitter's input signal creates a reference signal made up of a series of synchronisation symbols like zero symbols contained in the delayed multicarrier signal and the detected multicarrier signal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen von Sendern in einem zeit- und frequenzsynchronen Gleichwellennetz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for monitoring transmitters in a time- and frequency-synchronous single-wave network according to the preamble of claim 1.

Digitale Rundfunknetze für terrestrischen Hörfunk (DAB = digital audio broadcasting) und terrestrisches Fernsehen (DVB = digital video broadcasting) werden bekanntlich in Form von zeit- und frequenzsynchronen Gleichwellennetzen betrieben, wobei als Modulationsverfahren die COFDM-Modulation verwendet wird. Aus der DE 44 44 889 C1 ist es in diesem Zusammenhang bekannt, die Synchronisation der einzelnen Sender eines COFDM- Gleichwellennetzes mit Hilfe von Synchronisationssymbolen durchzuführen. Ferner ist aus der DE 43 06 590 A1 ein COFDM-Gleichwellensystem für Ton- und Bildprogramme bekannt.Digital broadcasting networks for terrestrial radio (DAB = digital audio broadcasting) and Terrestrial television (DVB = digital video broadcasting) is known to be in the form of time and frequency synchronous single wave networks operated, using as a modulation method the COFDM modulation is used. From DE 44 44 889 C1 it is in this Connection known, the synchronization of the individual transmitters of a COFDM Carrying out single wave network with the help of synchronization symbols. Furthermore is off DE 43 06 590 A1 a COFDM single-wave system for sound and image programs known.

Ein DAB-Gleichwellennetz besteht prinzipiell aus n DAB-Sendern, welche zeitgleich und frequenzgleich dieselben Informationen bzw. Servicekomponenten ausstrahlen. Die DAB- Servicekomponenten werden im ETI-Signal über ein Transportnetzwerk (z. B. digitale Leitung, Richtfunkstrecke, Satellit) an die einzelnen Sender des Gleichwellennetzes verteilt. Das Einfügen der Servicekomponenten in das ETI-Signal erfolgt durch den Ensemble- Multiplexer. Für den Transport zu den Sendern kann das Ausgangssignal des Multiplexers durch einen entsprechenden Adapter an das Netzwerk angepaßt werden. Zur Kompensation der ggf. stark unterschiedlichen Verzögerungszeiten im Transportnetzwerk und der Verzögerungszeit im Sender wird das ETI-Signal um die Differenz zum Sender mit der größten Gesamtverzögerungszeit zusätzlich verzögert. Das ETI-Signal enthält alle Informationen zur Erzeugung eines normgerechten DAB-Signals im COFDM-Generator. Die Umsetzung in die Endfrequenz und die Leistungsverstärkung erfolgt durch einen Mischer und eine Endstufe im DAB-Sender. Die Steuerung der DAB-Sender sowie die Überwachung jedes Senders und seines DAB-Sendesignals kann durch eine zentrale oder dezentrale Einrichtung erfolgen. Bei unzulässigen Abweichungen vom Sollwert kann diese Einrichtung einen fehlerhaften Sender ablösen bzw. abschalten. A DAB single-wave network basically consists of n DAB transmitters, which are simultaneously and broadcast the same information or service components at the same frequency. The DAB Service components are in the ETI signal via a transport network (e.g. digital Line, radio link, satellite) to the individual transmitters of the single-frequency network. The service components are inserted into the ETI signal by the ensemble Multiplexer. The output signal of the multiplexer can be used for transport to the transmitters be adapted to the network using an appropriate adapter. For compensation the possibly very different delay times in the transport network and the Delay time in the transmitter is the ETI signal by the difference to the transmitter with the largest total delay time additionally delayed. The ETI signal contains all Information on generating a standard-compliant DAB signal in the COFDM generator. The Implementation in the final frequency and the power amplification is carried out by a mixer and a power amplifier in the DAB transmitter. The control of the DAB stations as well as the monitoring of each Transmitter and its DAB broadcast signal can be through a centralized or decentralized facility respectively. In the event of impermissible deviations from the target value, this device can be replace or switch off faulty transmitter.

Aufgrund der Arbeitsweise eines DAB-Gleichwellennetzes müssen alle Sender im Gleichwellennetz Zeit- und frequenzgleich dieselben Servicekomponenten ausstrahlen. Erfüllt ein Sender die genannten Anforderung nicht, so wird dieser zum Störsender innerhalb des Netzes.Due to the mode of operation of a DAB single-frequency network, all transmitters in the Same-frequency network broadcast the same service components at the same time and frequency. Fulfills a transmitter does not meet the requirement, it becomes a jammer within the Network.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen DAB-Sender hinsichtlich der Einhaltung seiner zeitlichen Parameter für den Gleichwellenbetrieb ständig zu überwachen.The object of the invention is to provide a DAB transmitter in compliance with its to constantly monitor time parameters for synchronous operation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of Claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.Advantageous refinements and developments of the invention Monitoring procedures result from subclaims 2 to 4.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die zeitlichen Anforderungen an einen DAB- Sender erfüllt werden, wenn die Gesamtverzögerungszeit für das DAB-Signal bei jedem Sender konstant ist. Die Gesamtverzögerungszeit setzt sich zusammen aus
The invention is based on the consideration that the time requirements for a DAB transmitter are met if the total delay time for the DAB signal is constant for each transmitter. The total delay time is made up of

- Runtime for the ETI signal (depending on the connection)
- Processing time for the COFDM generator (depending on the manufacturer and the DAB- Transmission mode)
- Additional delay time (for differential compensation of all runtime differences).

In der zusätzlichen Verzögerungszeit werden die Laufzeitunterschiede für das ETI-Signal vom Multiplexer zum Sender, für die Verarbeitungszeit im COFDM-Generator und für die geographische Position des Senders berücksichtigt. In der Praxis wird die zusätzliche Verzögerungszeit als Betriebswert netzausfallsicher im COFDM-Generator gespeichert. Bei Verlust dieses für jeden Sender induviduellen Betriebswertes, beispielsweise durch Gerätedefekt oder Fehlbedienung, erfüllt der Sender nicht mehr die zeitlichen Anforderungen für den Gleichwellenbetrieb und wird somit zum Störsender. Die Senderverzögerungszeit ist für jeden Sender des Netzes konstant, aber individuell verschieden. Die Laufzeiten in den folgenden Misch- und Endstufen können praktisch vernachlässigt werden. Prinzipiell entspricht die Senderverzögerungszeit dem Zeitunterschied bezüglich der Übergabe einer bestimmten Information an die Verzögerungseinheit des COFDM-Generators bis zum Erscheinen dieser Information im COFDM-Signal. Das Messen der Senderverzögerungszeit ist jedoch aufgrund des allgemeinen Erkennens von Informationen in dem sehr komplexen COFDM-Signal außerordentlich schwierig.In the additional delay time, the runtime differences for the ETI signal from Multiplexer to the transmitter, for the processing time in the COFDM generator and for the geographical position of the transmitter considered. In practice, the additional Delay time saved as operational value in the COFDM generator in a failsafe manner. At Loss of this individual operating value for each transmitter, for example through Device defect or incorrect operation, the transmitter no longer meets the time requirements for single-wave operation and thus becomes a jammer. The transmitter delay time is constant for each transmitter in the network, but different individually. The terms in the The following mixing and power stages can practically be neglected. In principle corresponds the transmitter delay time is the time difference with regard to the transfer of a specific one Information to the delay unit of the COFDM generator until it appears Information in the COFDM signal. However, measuring the transmitter delay time is due general recognition of information in the very complex COFDM signal extremely difficult.

Die Erfindung setzt mit der Überlegung ein, zur Messung der Senderverzögerungszeit das leicht zu erkennende Nullsymbol des COFDM-Signals zu verwenden. Zusätzlich wird aus dem ankommenden ETI-Datenstrom ein weiteres COFDM-Signal erzeugt, welches nur aus dem Nullsymbol besteht. Dieses, vorliegend als Primitiv-COFDM-Signal bezeichnete COFDM- Signal aus Nullsymbolen wird im Gegensatz zum eigentlichen COFDM-Signal nicht zusätzlich verzögert. Der zeitliche Abstand der Nullsymbole in beiden COFDM-Signalen ist ein Maß für die Verzögerungszeit.The invention starts with the consideration that for measuring the transmitter delay time easy-to-use zero symbol of the COFDM signal. In addition, the incoming ETI data stream generates another COFDM signal, which is only from the There is a zero symbol. This COFDM signal, referred to here as the primitive COFDM signal In contrast to the actual COFDM signal, the signal from zero symbols is not added delayed. The time interval between the zero symbols in both COFDM signals is a measure of the delay time.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich folgende Vorteile erzielen:
The following advantages can be achieved with the aid of the method according to the invention:

- Fast error detection, error message and, if necessary, replacement or reserve switching of the disturbed DAB transmitter;
- no additional personnel for fault location, and
- relatively simple hardware.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 Den schematischen Aufbau eines DAB-Gleichwellennetzes; FIG. 1 shows the schematic structure of a DAB single frequency network;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Erfassen der Senderverzögerungszeit; Fig. 2 is a block diagram of a device for detecting the transmitter delay time;

Fig. 3 schematische Zeitdiagramme für die Zeitverzögerungen der DAB-Signale in den einzelnen Sendern des DAB-Gleichwellennetzes, und Fig. 3 shows schematic time charts for the time delays of the DAB signals in the individual channels of the DAB-frequency network, and

Fig. 4 Zeitdiagramme von verschiedenen, in dem Blockschaltbild nach Fig. 2 auftretenden Signalen. Fig. 4 time diagrams of various signals appearing in the block diagram of Fig. 2.

Das in Fig. 1 in seiner allgemeinen Struktur veranschaulichte DAB-Gleichwellennetz umfaßt einen Ensemble-Multiplexer 10, ein Transport-Netzwerk 20, einen DAB-Sender 30 sowie eine Senderüberwachung und -steuerung 40. In dem Ensemble-Multiplexer werden die Servicekomponenten 1 bis m dem ETI-Signal zugefügt, wobei ETI die Abkürzung für "Ensemble Transport Interface" darstellt.The general structure of the DAB single-frequency network illustrated in FIG. 1 comprises an ensemble multiplexer 10 , a transport network 20 , a DAB transmitter 30 and a transmitter monitoring and control 40 . In the ensemble multiplexer, the service components 1 to m are added to the ETI signal, ETI being the abbreviation for "Ensemble Transport Interface".

Das Transport-Netzwerk umfaßt einen Netzwerk-Adapter 21, welchem das Ausgangssignal 11 des Ensemble-Multiplexers zugeführt wird. Dem Netzwerk-Adapter 21 ist das eigentliche Transport-Netz 22 nachgeschaltet, welches die Verteilung des adaptierten Ausgangssignals des Adapters 21 zu den einzelnen Sendern 30a bis 30n des DAB-Senders 30 vornimmt. An den n- Ausgängen des Transport-Netzwerks 20 befindet sich jeweils wiederum ein Netzwerk-Adapter 23a bis 23n, welche die Anpassung an die einzelnen DAB-Sender 30a bis 30n vornehmen. Jedes adaptierte Ausgangssignal 231a bis 231n der Adapter 23a bis 23n wird einem zugeordneten Sender 30a bis 30n zugeführt, welcher jeweils aus der Kettenschaltung einer Verzögerungsstufe 31, eines COFDM-Generators 32 und einer Mischer-Endstufe 33 besteht. Jeder DAB-Sender 30a bis 30n wird von der Senderüberwachung und -steuerung 40 zentral oder dezentral überwacht und gesteuert. Die Sendeantennen 331a bis 331n der einzelnen DAB-Sender 30a bis 30n speisen drahtlos in das Gleichwellennetz ein.The transport network comprises a network adapter 21 , to which the output signal 11 of the ensemble multiplexer is fed. The network adapter 21 is followed by the actual transport network 22 , which distributes the adapted output signal of the adapter 21 to the individual transmitters 30 a to 30 n of the DAB transmitter 30 . At the n outputs of the transport network 20 there is again a network adapter 23 a to 23 n, which adapts to the individual DAB transmitters 30 a to 30 n. Each adapted output signal 231 a to 231 n of the adapters 23 a to 23 n is fed to an assigned transmitter 30 a to 30 n, which in each case consists of the chain connection of a delay stage 31 , a COFDM generator 32 and a mixer output stage 33 . Each DAB transmitter 30 a to 30 n is monitored and controlled centrally or decentrally by the transmitter monitoring and control 40 . The transmit antennas 331 a to 331 n of the individual DAB transmitters 30 a to 30 n feed wirelessly into the single-frequency network.

In Fig. 3 sind die einzelnen Verzögerungszeiten für die einzelnen Sender 30a bis 30n schematisch dargestellt. Jede Gesamtverzögerungszeit eines Senders setzt sich zusammen aus der Laufzeit im Transportnetzwerk Δt1 der Verarbeitungszeit im COFDM-Generator bzw. Vielträgergenerator Δt2 und der Verzögerungszeit zur differenziellen Kompensation Δt3. Wie man aus einem Vergleich der Verzögerungszeiten für die einzelnen DAB-Sender 30a bis 30n erkennt, ergeben sich unterschiedliche Einzelverzögerungszeiten Δt1, Δt2 und Δt3, jedoch ist die Summe der einzelnen Verzögerungszeiten Δt1 + Δt + Δt3 für Sender 30a bis 30n konstant. Diese Konstanz ist Voraussetzung für ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Gleichwellennetzes. Man erreicht diese konstanten Gesamtlaufzeiten durch individuelle Einstellung der Verzögerungszeit zur differenziellen Kompensation Δt3 für jeden einzelnen 30a bis 30n.In Fig. 3, the individual delay times for the individual transmitters 30 a to 30 n are shown schematically. Each total delay time of a transmitter is made up of the transit time in the transport network Δt1, the processing time in the COFDM generator or multicarrier generator Δt2 and the delay time for differential compensation Δt3. As can be seen from a comparison of the delay times for the individual DAB transmitters 30 a to 30 n, there are different individual delay times Δt1, Δt2 and Δt3, but the sum of the individual delay times Δt1 + Δt + Δt3 is constant for transmitters 30 a to 30 n . This constancy is a prerequisite for the proper functioning of the single-frequency network. These constant total running times are achieved by individually setting the delay time for differential compensation Δt3 for each individual 30a to 30n.

Mit der in Fig. 2 schematisch dargestellten Schaltung läßt sich die Senderverzögerungszeit für jeden einzelnen Sender bestimmen und damit überwachen. Wie Fig. 2 zeigt, ist zusätzlich zu den bereits erläuterten Blöcken 31, 32 und 33 des Senders 30 ein sogenannter Primitiv- COFDM-Generator 60 vorgesehen, welchem das Sender-Eingangssignal 231 parallel zur Zuführung zur Verzögerungsstufe 31 zugeführt wird. Der Signalinhalt des Eingangssignals 231 ist anhand von Fig. 4a dargestellt. Die mit FP bezeichneten Stellen, welche sogenannte Frame-Phase-Informationen sind, kennzeichnen die Anfänge der Datenrahmen im FTI-Signal. Der Primitiv-COFDM-Generator erzeugt aus dem Eingangssignal 231 ein Primitiv-COFDM- Signal 61, dessen zeitlicher Verlauf in Fig. 4d veranschaulicht ist. Wie man hieraus erkennt, besteht dieses Signal lediglich aus den Null-Symbolen, deren Vorderflanke mit den Zeitpunkten des Auftretens der FP-Informationen im Eingangssignal 231 übereinstimmt.With the circuit shown schematically in FIG. 2, the transmitter delay time for each individual transmitter can be determined and thus monitored. As shown in FIG. 2, in addition to the blocks 31 , 32 and 33 of the transmitter 30 already explained, a so-called primitive COFDM generator 60 is provided, to which the transmitter input signal 231 is fed in parallel to the feed to the delay stage 31 . The signal content of the input signal 231 is shown with reference to FIG. 4a. The locations labeled FP, which are so-called frame phase information, mark the beginning of the data frame in the FTI signal. The primitive COFDM generator generates a primitive COFDM signal 61 from the input signal 231 , the temporal course of which is illustrated in FIG. 4d. As can be seen from this, this signal consists only of the zero symbols, the leading edge of which coincides with the times at which the FP information appeared in the input signal 231 .

Desweiteren wird das Signal 321 am Ausgang des COFDM-Generators 32 in einer Gleichrichterstufe 50 gleichgerichtet, wobei das gleichgerichtete COFDM-Signal 51 am Ausgang des Gleichrichters 50 in Fig. 4c im Unterschied zum COFDM-Signal 321 am Eingang des Gleichrichters 50 (Fig. 4b) gezeigt ist. Durch die Gleichrichtung enthält das gleichgerichtete COFDM-Signal 51 nur noch die Nullsymbole des COFDM-Signals 321, d. h., daß die Modulation innerhalb des COFDM-Signals 321 durch die Gleichrichtung ausgefiltert wird. Das gleichgerichtete COFDM-Signal 51 (Fig. 4c) wird mit dem Primitiv-COFDM- Signal 61 (Fig. 4d) hinsichtlich des zeitlichen Abstandes Δt zweier aufeinanderfolgender Nullsymbole verglichen. Hierzu werden die Ausgangssignale 51 und 61 einer Zähltorsteuerung 70 mit nachgeschaltetem Zähler 80 zugeführt, wobei das Ausgangssignal 51 dem "zu"-Eingang und das Ausgangssignal 61 dem "auf"-Eingang der Zähltorsteuerung zugeführt werden. Das Ausgangssignal 81 des Zählers gibt den zeitlichen Abstand Δt (Fig. 4d) als Zahlenwert an. Dieser Zahlenwert (Signal 81) wird in einem Vergleicher 90 mit einer Sollwert-Größe 91 verglichen, wobei dem Vergleicher ferner ein Toleranzwert (Eingang 92) zugeführt wird. Eine Abweichung zwischen der Istwert-Größe 81 und der Sollwert-Größe 91 oberhalb oder unterhalb der Toleranz-Größe 92 wird dem Ausgang des Vergleichers 90 als Fehlersignal 93 zugeführt. Dieses Fehlersignal 93 wird in nicht dargestellter Weise der Senderüberwachung und -steuerung 40 (Fig. 1) übermittelt.Furthermore, the signal 321 at the output of the COFDM generator 32 is rectified in a rectifier stage 50 , the rectified COFDM signal 51 at the output of the rectifier 50 in FIG. 4c in contrast to the COFDM signal 321 at the input of the rectifier 50 ( FIG. 4b ) is shown. As a result of the rectification, the rectified COFDM signal 51 now only contains the zero symbols of the COFDM signal 321 , ie the modulation within the COFDM signal 321 is filtered out by the rectification. The rectified COFDM signal 51 ( FIG. 4c) is compared with the primitive COFDM signal 61 ( FIG. 4d) with regard to the time interval Δt between two successive zero symbols. For this purpose, the output signals 51 and 61 are fed to a counter gate control 70 with a counter 80 connected downstream, the output signal 51 being fed to the “closed” input and the output signal 61 being fed to the “open” input of the counter gate control. The output signal 81 of the counter indicates the time interval Δt ( FIG. 4d) as a numerical value. This numerical value (signal 81 ) is compared in a comparator 90 with a setpoint variable 91 , the comparator also being supplied with a tolerance value (input 92 ). A deviation between the actual value variable 81 and the target value variable 91 above or below the tolerance variable 92 is fed to the output of the comparator 90 as an error signal 93 . This error signal 93 is transmitted to the transmitter monitoring and control 40 ( FIG. 1) in a manner not shown.

Wie schon erwähnt, entspricht der Zeitabstand zwischen benachbarten Nullsymbolen in den Signalen 51 und 61 der Senderverzögerungszeit Δt. Praktisch kann diese Zeit durch den Zähler 80 mit Zähltorsteuerung 70 ermittelt werden. Die Zählimpulse werden über ein internes, in Fig. 2 nicht dargestelltes Tor dem Zähler 80 zugeführt. Dabei wird mit dem Nullsymbol des Signals 61 das Zähltor geöffnet und mit dem Nullsymbol des Signals 51 das Zähltor geschlossen. Die Frequenz des Zähltaktes ist abhängig von der gewünschten zeitlichen Auflösung. Geeignete Zähltakte sind beispielsweise der Netzwerktakt von 2.048 MHz oder GPS-10 MHz, wobei diese Takte an jedem Sender bereits vorhanden sind.As already mentioned, the time interval between adjacent zero symbols in signals 51 and 61 corresponds to the transmitter delay time Δt. In practice, this time can be determined by counter 80 with counter gate control 70 . The counting pulses are fed to counter 80 via an internal gate (not shown in FIG. 2). The counter gate is opened with the zero symbol of the signal 61 and the counter gate is closed with the zero symbol of the signal 51 . The frequency of the counting cycle depends on the desired temporal resolution. Suitable counting clocks are, for example, the network clock of 2,048 MHz or GPS-10 MHz, these clocks already being present on every transmitter.

Im Falle einer unzulässigen Abweichung der Istwert-Größe 81 von der Sollwert-Größe 91 kann abhängig von der Ausstattung der Sendeanlage der betreffende Sender abgeschaltet bzw. eine Reserveschaltung vorgenommen werden. Dieser Vorgang wird von der Senderüberwachung und -steuerung 40 vorgenommen.In the event of an impermissible deviation of the actual value variable 81 from the target value variable 91 , depending on the equipment of the transmitter system, the transmitter in question can be switched off or a reserve circuit can be implemented. This process is carried out by the transmitter monitoring and control 40 .

Claims

1. A method for monitoring transmitters in a time-synchronous and frequency-synchronous single-wave network, of which each transmitter has a multicarrier generator, in particular a COFDM generator, and a delay stage with transmitter-specific delay time, characterized in that the delayed multicarrier signal is rectified at the output of the multicarrier generator, that a reference signal is derived from the input signal of the transmitter, which consists of a sequence of synchronization symbols which are also contained in the delayed multicarrier signal and in the rectified multicarrier signal in the same way, that the actual time interval between the synchronization symbols in the rectified multicarrier signal and detected in the reference signal, and that the detected actual value distance is compared with a transmitter-specific setpoint, which is derived from the transmitter-specific delay time and the processing time of the multi-carrier generator s composed, an impermissible setpoint deviation being signaled as a fault in a transmitter of the single-frequency network.

2. The method according to claim 1, characterized in that to form the Reference signal a modified multi-carrier generator is used, which is based on the Input signal of the transmitter synchronized and only the synchronization symbols of the Generated transmission frame of a multi-carrier signal.

3. The method according to claim 1, characterized in that when using one of a decoding stage for the digital input signal of the transmitter, the delay stage and a modulation stage constructed multi-carrier generator a frame Synchronization signal taken at the decoding stage and to the reference signal is formed.

4. The method according to claim 1, characterized in that to form the Reference signal uses a multi-carrier generator with a downstream rectifier stage to which the undelayed input signal of the transmitter is fed.