DE10353498B4 - Optimized subchannel allocation within a frequency band - Google Patents

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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.The invention relates to a method for assigning subchannels within a frequency transmission band. For this purpose, the number and the respective frequency bandwidth of the subchannels are determined and then the subchannels are assigned based on the determination made in this way within the frequency transmission band with regard to their frequency position, provided that the frequency bandwidths of the respective subchannels do not overlap. The positioning is carried out in such a way that a minimum frequency band spacing between the frequency edges of the respective adjacent subchannels is maintained and thus an effective use of the frequency transmission band is ensured. As an alternative, the entire transmission frequency band is used to calculate and assign a maximum frequency band spacing between the subchannels, in particular for digital data transmission, to minimize interference effects between the subchannels. Depending on the digital / analog data transmission used, it is also possible to selectively assign specific frequency band spacings between adjacent subchannels. The use of the method is particularly advantageous for data transmission over high-voltage lines.

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.The invention relates to a method for assigning subchannels within a frequency transmission band, wherein the number and the respective frequency bandwidth of the subchannels determined and then the subchannels are assigned due to the so made determination within the frequency transmission band with respect to their frequency position so that the frequency bandwidths of the respective subchannels not overlap.

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.In order to coordinate the data streams across a wide variety of data channels, national guidelines often provide frequency bands for certain types of data transmission from the national authorities. For better utilization of these predetermined frequency transmission bands, especially for the data and voice transmission, the data is not used over the entire available frequency transmission bandwidth, but in subfrequency bands of the frequency transmission band - also called subchannels - coordinated for better capacity utilization.

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.Conventional methods for the transmission of data in subchannels are characterized in that in the frequency transmission band, the positions of the subchannels within the frequency transmission band are predetermined and fixedly fixed for transmission. This fixed assignment of the subchannel frequency bands is selected for a clear reconstruction of the transmitted data, as this does not require that the information about the number of subchannels be determined at the receiver. The sequence and the frequency band distances of the subchannels within the frequency transmission band are thereby also fixed and implemented in the transmitter and receiver.

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.That's how it describes DE 43 27 588 A1 a method for transmitting or demodulating a digital signal and a demodulator for decoding that signal. Here, the physical subchannels used due to a terrestrial transmission of digital HDTV signals are fixed and defined in terms of their position and frequency width in the frequency transmission band.

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.From other publications, z. B. DE 661 179 C or DE 711 768 C , Methods for assigning subchannels are known in which the subchannels within a frequency band are arranged with respect to the interference characteristics. Moreover, it is known to arrange the subchannels on the basis of an optimization of the maximum transmission power for the transmission data transmitted in a subchannel (eg. US 5,295,138 A or DE 100 38 375 A1 ). Out EP 961 434 A2 and WO 98/42092 A2 In addition, an equidistant distribution of the subchannels over the frequency width emerges.

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.Object of the present invention is the optimal frequency band of a transmission channel for a simultaneous transmission of digital and analog data optimally, especially with disturbing transmission influences such. B. at high voltage lines to use.

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.For this purpose, the invention provides that with simultaneous transmission of digital and analog data over different subchannels to the frequency edges of each adjacent subchannels with digital data transmission a maximum and the frequency edges of each adjacent subchannels with analog data transmission a minimum frequency band gap is maintained.

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.On the one hand, the sequence of the respective subchannels on the frequency transmission band and, on the other hand, the respective position of the subchannel within the frequency transmission band for the selection of the positions of the respective subchannels for optimal allocation of the subchannels - taking into account the restriction that no overlapping of the subchannels may occur - be used.

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.With a simultaneous use of digital and analog data over different subchannels to the frequency edges of the respective adjacent subchannels, a maximum and to the frequency edges of the respective adjacent subchannels with analog data transmission, a minimum frequency band gap is maintained. The maximum and minimum frequency band intervals are predetermined by the operator or determined by an analysis of the data to be transmitted via the individual subchannels. In one possible configuration, the minimum frequency band gap is given to the system. The maximum frequency band gap is averaged over the difference in the total frequency bandwidth of the frequency band and the remaining free frequency band over the required number of subchannels with maximum bandgaps. Alternative optimization methods for determining suitable minimum and maximum frequency band intervals can also be used in the context of the method according to the invention.

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.Regardless of whether digital or analog data is available, a minimum signal-to-noise ratio is maintained between the individual subchannels, thus allowing a reduced-error transmission of the data within the individual subchannels, as this minimizes interfering interference between the individual subchannels. A further advantage is that the subchannels are arranged almost directly next to each other and thus only an actually required frequency bandwidth of the frequency transmission band is occupied. Taking into account the minimum frequency band spacing between the individual subchannels, this makes it possible to ensure optimum utilization of the frequency bandwidth of the frequency transmission band. In particular, while the frequency bandwidth is still sufficient, an additional subchannel may be added to the existing ones within the frequency transmission band. The definition of the minimum frequency band spacing is either left to the operator or is determined by an analysis of the data to be transmitted via the individual subchannels.

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).It is furthermore advantageous that, in the case of digital data transmission within the subchannels, the digital subchannels are positioned relative to one another such that a maximum frequency band spacing between the individual subchannels is maintained. This is particularly useful in transmission via OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) to achieve better transmission results that improve with greater signal to noise ratio between the subchannels. The selection of a minimum or a maximum frequency band spacing between the subchannels is therefore a question of balancing between the transmission reliability of the data in the individual subchannels (maximum frequency band gaps) and the optimal and effective utilization of the provided frequency band through a plurality of subchannels (minimum band gap).

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.For determining the frequency band spacing between the frequency edges of the respectively adjacent subchannels, an equidistant frequency bandwidth is calculated. For this purpose, the sum of the frequency bandwidths of the individual subchannels is formed and then subtracted from the available frequency transmission bandwidth of the system. This value should be averaged over the number of subchannels and the frequency band gap calculated between all subchannels should be maintained.

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.The use of the method according to the invention for data transmission by means of data pumps via lines, in particular high-voltage lines, is advantageous. Especially for data transmission over high-voltage transmission networks with large distances and very different data formats, a flexible utilization of the given frequency transmission band is advantageous.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben; die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Figuren näher beschrieben und es zeigt:Further advantageous measures are described in the remaining subclaims; The invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments and the following figures, which show:

1 erfindungsgemäße Reduktion der Frequenzbandabstände zwischen den einzelnen Subkanälen; 1 inventive reduction of the frequency band intervals between the individual subchannels;

2 erfindungsgemäße Erhöhung der Störabstände bei digital übertragenen Subkanälen. 2 inventive increase in the noise margins in digitally transmitted subchannels.

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 the 1 In particular, a minimized frequency band spacing between the individual subchannels is selected for analog data transmission via the subchannels. The frequency transmission band is schematically indicated by the horizontal line. The edge points represent the minimum or maximum frequency of the frequency transmission band to be used, in the high frequency range z. B. 100 kHz and 108 kHz. By optimal utilization of the frequency transmission band is given in some cases the possibility to add another sub-channel (additional sub-channel) to the transmission band. The still assignable range of the frequency transmission band must then correspond to at least the frequency bandwidth of the additional subchannel and a bilateral minimum signal to noise ratio around the additional subchannel.

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.In the 2 For transmission of data via the subchannels, a maximum frequency band spacing between the individual subchannels is selected. As a result, the transmission quality of digital data is improved, in particular in the case of different multiplexing methods. With a large frequency band spacing between the individual subchannels, the signal-to-noise ratio is significantly improved in digital data transmission in particular.

Claims (4)

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.A method for assigning subchannels within a frequency transmission band, wherein the number and the respective frequency bandwidth of the subchannels determined and then the subchannels are assigned due to the so made determination within the frequency transmission band with respect to their frequency position so that the frequency bandwidths of the respective subchannels do not overlap, characterized in that, with simultaneous transmission of digital and analog data via different subchannels, to the frequency margins of the respectively adjacent subchannels with digital data transmission a maximum and to the frequency margins of the respectively adjacent subchannels with analog data transmission a minimum frequency band spacing is maintained. 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. Method according to Claim 1, characterized in that the data utilization of the subchannels is checked several times during a transmission, and the allocation of the subchannels with respect to their position and / or the width in the frequency transmission band is changed as a function of the data utilization. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 zur Datenübertragung über eine Kabelleitung.Use of the method according to one of claims 1 to 2 for data transmission via a cable line. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelleitung eine Hochspannungsleitung ist.Use according to claim 3, characterized in that the cable line is a high voltage line.
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