RU2110155C1

RU2110155C1 - Method for transmission of additional information in fm broadcasting system

Info

Publication number: RU2110155C1
Application number: RU93034776A
Authority: RU
Inventors: О.Б. Головин
Original assignee: Акционерное общество "Тейвас"
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1993-07-12
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: communication. SUBSTANCE: method involves additional information signal modulation of first and second harmonics of half of sub-carrier of complex stereo signal while their phases are kept in opposite. EFFECT: increased quality of detection of main and additional channels. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для передачи дополнительных кодовых или символьных сообщений одновременно с передачей обычной УКВ-программы. Дополнительные сообщения могут быть адресованы, например, водителям автомашин, сотрудникам милиции и т.п. The invention relates to radio engineering and can be used to transmit additional code or symbolic messages simultaneously with the transmission of a conventional VHF program. Additional messages can be addressed, for example, to car drivers, police officers, etc.

Известен способ передачи дополнительной сигнальной информации в системе радиовещания, включающий генерирование двух синусоидальных сигналов различной частоты и их использование для модуляции несущей таким образом, что результирующая амплитуда не превышает амплитуды контрольного стереосигнала (патент США, 4679238, кл. H 04 H 5/00, 1987). A known method of transmitting additional signaling information in a broadcasting system, including generating two sinusoidal signals of different frequencies and using them to modulate the carrier so that the resulting amplitude does not exceed the amplitude of the control stereo signal (US patent, 4679238, CL H 04 H 5/00, 1987 )

Однако этот способ неприменим в УКВ-диапазоне из-за возникающих искажений основного сигнала. However, this method is not applicable in the VHF range due to distortions of the main signal.

Известна также радиовещательная система, в которой дополнительный сигнал идентификации передатчика транслируется на дополнительной несущей 16,625 кГц (патент США, 4481658, кл. H 04 H 5/00, 1984 или заявка EP, 0066338, кл. H 04 H 5/00, 1982). A broadcasting system is also known in which an additional transmitter identification signal is broadcast on an additional carrier of 16.625 kHz (US patent 4481658, class H 04 H 5/00, 1984 or application EP, 0066338, class H 04 H 5/00, 1982) .

Однако необходимость генерирования дополнительной поднесущей и последующей ее синхронной демодуляции приводит к усложнению приемного и передающего оборудования, не позволяет использовать существующее модифицированное студийное оборудование. Кроме того, известный способ не исключает взаимного влияния каналов комплексного стереосигнала (КСС), что снижает качество приема. However, the need to generate additional subcarrier and its subsequent synchronous demodulation leads to the complexity of the receiving and transmitting equipment, does not allow the use of existing modified studio equipment. In addition, the known method does not exclude the mutual influence of the channels of the complex stereo signal (CCC), which reduces the quality of reception.

Проблема передачи дополнительной информации в системе УКВ-вещания при условии сохранения высокого качества приема основного стереосигнала может быть решена путем использования второй гармоники поднесущей КСС. Однако при этом необходимо очень точно фазировать сигналы частот 31,25 и 62,5 кГц, что возможно на передающем, но трудно осуществимо на приемном конце канала передачи. При возникновении же даже незначительного сдвига фаз в наиболее широко используемых и высококачественных ключевых декодерах возникает низкочастотный шум, существенно ухудшающий качество основного канала. The problem of transmitting additional information in the VHF broadcasting system while maintaining the high reception quality of the main stereo signal can be solved by using the second harmonic of the KCC subcarrier. However, in this case, it is necessary to very accurately phase the signals of the frequencies 31.25 and 62.5 kHz, which is possible at the transmitting, but difficult to implement at the receiving end of the transmission channel. If even an insignificant phase shift occurs in the most widely used and high-quality key decoders, low-frequency noise occurs, which significantly degrades the quality of the main channel.

Наиболее близким к предложенному является способ передачи дополнительной информации в УКВ-диапазоне, включающий модуляцию второй поднесущей сигналом дополнительной информации, сложение полученного модулирования сигнала с КСС и последующее выделение второй поднесущей и дополнительного информационного сигнала, причем в качестве второй поднесущей используют третью гармонику пилоттона КСС (патент США 4435843, кл. H 04 B 1/16, 1984; патент США, 4450589, кл. H 04 B 1/16, 1984 или патент США 4584708, кл. H 04 B 1/00, 1986). Closest to the proposed one is a method for transmitting additional information in the VHF range, including modulating the second subcarrier with a signal for additional information, adding the obtained modulation of the signal from the KSS and then extracting the second subcarrier and the additional information signal, and the third harmonic of the KSS pilotton is used as the second subcarrier (patent U.S. 4,435,843, CL H 04 B 1/16, 1984; U.S. 4,450,589, CL H 04 B 1/16, 1984 or U.S. 4,584,708, CL H 04 B 1/00, 1986).

Будучи использован в зарубежных системах УКВ-вещания, например, RADIO DELTA SISTEM, где пилоттон составляет 19 кГц, ее третья гармоника составляет 57 кГц, а зазор между частями спектра КСС, смежными с пилоттоном, - 8 кГц, известный способ дает относительно хорошие результаты. Однако при его использовании в системе отечественного вещания, где упомянутый зазор примерно в 8 раз меньше, уровень шумов и помех, вносимых дополнительным каналом в КСС, оказывается недопустимо высоким. Being used in foreign VHF broadcasting systems, for example, RADIO DELTA SISTEM, where the pilotton is 19 kHz, its third harmonic is 57 kHz, and the gap between the parts of the KSS spectrum adjacent to the pilotton is 8 kHz, the known method gives relatively good results. However, when it is used in a domestic broadcasting system, where the aforementioned gap is approximately 8 times smaller, the level of noise and interference introduced by an additional channel into the CCC turns out to be unacceptably high.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования предлагаемого способа, является повышение качества и дальности приема за счет снижения взаимного влияния каналов основной и дополнительной информации до уровня, предусмотренного действующими стандартами при одновременном увеличении мощности сигнала. Кроме того, ставится задача расширения области использования способа за счет использования модифицированного студийного оборудования, возможности применения всех видов модуляции и одновременной передачи нескольких дополнительных каналов. Thus, the technical result expected from the use of the proposed method is to improve the quality and range of reception by reducing the mutual influence of the channels of the main and additional information to the level provided by current standards while increasing the signal power. In addition, the task is to expand the field of use of the method through the use of modified studio equipment, the possibility of using all types of modulation and simultaneous transmission of several additional channels.

Указанный результат достигается тем, что в способе передачи дополнительной информации в системе УКВ-вещания, включающем модуляцию второй поднесущей сигналом дополнительной информации, сложение полученного модулированного сигнала с КСС и последующее выделение второй поднесущей и дополнительного информационного сигнала, в качестве второй поднесущей используют третью гармонику половины поднесущей КСС. This result is achieved by the fact that in the method of transmitting additional information in a VHF broadcasting system, including modulating a second subcarrier with a signal for additional information, adding the obtained modulated signal from the CCC and then extracting the second subcarrier and the additional information signal, the third harmonic of half of the subcarrier is used as the second subcarrier KCC.

Кроме того, при модуляции третьей гармоники половины поднесущей КСС используют фазовую модуляцию. In addition, phase modulation is used to modulate the third harmonic of half the KCC subcarrier.

Целесообразно также одновременно с модуляцией третьей гармоники половины поднесущей КСС модулировать сигналом дополнительной информации половину поднесущей КСС, полученный сигнал суммировать с КСС, а разность фаз между половиной поднесущей и ее третьей гармоникой поддерживать в диапазоне 178 - 182^o.It is also advisable to simultaneously modulate the third harmonic of the half subcarrier of the KCC with the additional information signal to modulate half the subcarrier of the KSS, add the received signal to the KSS, and maintain the phase difference between the half of the subcarrier and its third harmonic in the range 178 - 182 ^o .

Рекомендуется также одновременно с выделением третьей гармоники половины поднесущей выделять половину поднесущей, а выделенные сигналы суммировать. It is also recommended that simultaneously with the allocation of the third harmonic of half the subcarrier, select half the subcarrier and summarize the selected signals.

И наконец, целесообразно сигналы половины поднесущей и третьей гармоники половины поднесущей КСС ортогонально модулировать несколькими независимыми сигналами дополнительной информации. And finally, it is advisable that the signals of the half subcarrier and the third harmonic of the half subcarrier of the QSS are orthogonally modulated by several independent additional information signals.

На чертеже представлен спектр КСС, поясняющий предлагаемый способ. The drawing shows a range of KSS, explaining the proposed method.

Способ осуществляют следующим образом. К формируемому кодером на студии КСС основного информационного канала с поднесущей 31,25 кГц добавляют одинаковым образом модулированные сигналы частот 46,875 и 15,625 кГц, сдвинутых друг относительно друга на 180^o, т.е. находящихся в противофазе. Точность задания указанного фазового сдвига должна быть не хуже 2^o, а амплитуда третьей гармоники половины поднесущей не должна превышать 12% от амплитуды поднесущей. Соотношение амплитуд частот 46,875 и 15,625 кГц выбирают таким, чтобы после демодуляции они давали сигналы одинаковой амплитуды. Например, если модуляторы для указанных частот имеют равный коэффициент передачи, то на передающем конце их амплитуды должны быть одинаковыми. Обе указанные частоты модулируют дополнительным информационным сигналом и суммируют с КСС. Результирующий сигнал передается в эфир.The method is as follows. To the main information channel with a subcarrier of 31.25 kHz formed by the encoder at the KCC studio, modulated signals of frequencies 46.875 and 15.625 kHz, 180 ^° shifted from each other, are added in the same way, i.e. in antiphase. The accuracy of the specified phase shift should not be worse than 2 ^o , and the amplitude of the third harmonic of half of the subcarrier should not exceed 12% of the amplitude of the subcarrier. The ratio of frequency amplitudes 46.875 and 15.625 kHz is chosen so that after demodulation they give signals of the same amplitude. For example, if modulators for the indicated frequencies have an equal transmission coefficient, then at the transmitting end their amplitudes should be the same. Both of these frequencies are modulated by an additional information signal and summed with KSS. The resulting signal is broadcast.

В приемнике, построенном на основе ключевых демодуляторов, выделяется либо стереосигнал основного канала, либо третья гармоника половины поднесущей, из которых выделяется основная или дополнительная информация. Возможно также одновременное выделение основного и дополнительного сигналов. При этом спектр шумов, обусловленных наличием дополнительного информационного канала на частоте 46,875 кГц, ограничен высокочастотной областью вблизи 15 кГц. Это само по себе способствует снижению уровня слышимых шумов. Кроме того, шумовой сигнал, перенесенный в процессе демодуляции в эту область, практически полностью компенсируется находящимся в противофазе с ним сигналом 15,625 кГц. Подобная компенсация позволяет использовать любой вид модуляции в дополнительном канале, в том числе передавать по нему сразу несколько информационных сигналов при ортогональной модуляции, не ухудшая качество приема основного стереосигнала. In the receiver, built on the basis of key demodulators, either the stereo signal of the main channel or the third harmonic of half of the subcarrier is allocated, from which the main or additional information is extracted. It is also possible the simultaneous selection of the primary and secondary signals. In this case, the noise spectrum due to the presence of an additional information channel at a frequency of 46.875 kHz is limited to the high-frequency region near 15 kHz. This in itself helps to reduce the level of audible noise. In addition, the noise signal transferred to this region during demodulation is almost completely compensated by the signal of 15.625 kHz, which is in antiphase with it. Such compensation allows you to use any type of modulation in an additional channel, including transmitting several information signals on it at once with orthogonal modulation, without affecting the reception quality of the main stereo signal.

Компенсационный сигнал 15,625 кГц в приемнике дополнительной информации может быть также подвергнут демодуляции и просуммирован с демодулированием сигнала 46,875 кГц. При этом увеличивается дальность приема, повышается достоверность принимаемой информации. The compensation signal of 15.625 kHz in the additional information receiver can also be demodulated and summed with demodulation of the 46.875 kHz signal. At the same time, the reception range increases, the reliability of the received information increases.

Если компенсационный сигнал 15,625 кГц не используется, наилучшие результаты могут быть получены при использовании фазовой модуляции. If the compensation signal of 15.625 kHz is not used, the best results can be obtained using phase modulation.

Как показали проведенные исследования, способ обеспечивает высококачественный прием основного и дополнительного каналов (отношение сигнал/шум составляет не менее 65 дБ) и требует лишь незначительной доработки существующего оборудования. As shown by studies, the method provides high-quality reception of the main and additional channels (signal-to-noise ratio is at least 65 dB) and requires only minor modifications to existing equipment.

Claims

1. A method for transmitting and receiving additional information in a VHF broadcasting system, including modulating a second subcarrier in a complex stereo signal having a first subcarrier by an additional information signal, adding the received modulated signal with a complex stereo signal, and receiving a second subcarrier and additional information signal, characterized in that as the second subcarrier choose the third harmonic of half the frequency of the first subcarrier of the complex stereo signal.

2. The method according to claim 1, characterized in that the third harmonic of the half frequency of the first subcarrier of the complex stereo signal is phase modulated.

3. The method according to claim 1, characterized in that at the same time as modulating the third half-frequency harmonic of the first complex stereo signal subcarrier, the half frequency of the first complex stereo signal is modulated with an additional information signal, the received signal is added to the complex stereo signal, while the phase difference between the half frequency of the first subcarrier and its third harmonic within 178 - 182 ^o .

4. The method according to claim 3, characterized in that at the same time that the third harmonic of the half frequency of the first subcarrier of the complex stereo signal is extracted, the half frequency of the first subcarrier is extracted and the selected signals are summed.

5. The method according to claim 3, characterized in that the half frequency signals of the first subcarrier of the complex stereo signal and its third harmonic are orthogonally modulated by several independent additional information signals.