Nach dem Stand der Technik erfolgt die geographische Zuordnung von Frequenzblöcken für Gleichwellensendernetze auf der Grundlage von Färbungsalgorithmen. Der resultierende Frequenzbedarf und die Zuordnung der Frequenzblöcke zu den geographischen Teilgebieten sind dabei nicht determiniert. Bei dem neuen Verfahren legt der Anwendende fest, wie viele Frequenzblöcke für die Flächendeckung eines Planungsgebietes mit Teilgebieten verwendet werden. Das neue Verfahren ist weiterhin geeignet, die Aufteilung von Frequenzblöcken entlang von geographischen Grenzlinien zu erleichtern. Überlappenden Teilgebieten (1-7) eines Planungsgebietes werden vermittels eines flächenhaft-periodischen Frequenzblockzuweisungsschemas, das sich über das gesamte Planungsgebiet erstreckt, Frequenzblöcke zugeordnet. Die Ausdehnung k und die Gleichkanalentfernung d der Teilgebiete werden getrennt voneinander eingestellt. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Erstellung von Frequenzplänen für die digitalen Rundfunkübertragungssysteme T-DAB und DVB-T.
Beschreibung[de]
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuordnung von Frequenzblöcken
des elektromagnetischen Spektrums im Bereich oberhalb 30 MHz an geographische Gebiete
für die terrestrische Nutzung durch Rundfunkdienste in Gleichwellentechnik, insbesondere
nach dem europäischen DVB-T oder T-DAB Standard [1, 2].
Um das elektromagnetische Spektrum für terrestrische Gleichwellensendernetze
verfügbar zu machen, bedarf es eines Planes, der eine störungsfreie Nutzung der
Funkdienste ermöglicht. Dieser wird nach dem Stand der Technik dadurch hergestellt,
dass für definierte geographische Gebiete der Gebrauch von genau vorgegebenen Teilen
des elektromagnetischen Spektrums zugelassen wird und dort die Nutzung anderer Teile
des Spektrums ausgeschlossen wird. Dabei teilt man das Spektrum frequenzmäßig in
Intervalle ein, die „Funkkanäle", „Frequenzblöcke" oder „Kanäle"
genannt werden, und vereinbart für die Überstrahlung der Grenzen der Gebiete nach
außen eine maximal zulässige spektrale Leistungsflussdichte für die Summe der Beiträge
aller Sender eines Gleichwellensendernetzes. Die Verträglichkeit der Frequenzblocknutzung
wird dadurch erreicht, dass man Gebiete, denen die gleichen Frequenzblöcke zugeordnet
sind, geographisch soweit auseinander legt, dass die wechselseitige Einstrahlung
der elektromagnetischen Wellen aufgrund der Entfernung ausreichend abgeschwächt
ist und so der Empfang des in einem Gebiet zur Aussendung bestimmten Signals nicht
störend beeinflusst wird.
Bei der Aufstellung des Plans bedient man sich methodischer Vorgehensweisen,
um das elektromagnetische Spektrum möglichst intensiv nutzen zu können. Darunter
versteht man die Verfügbarkeit von Spektrum für möglichst zahlreiche Gleichwellensendernetze
für die Ausstrahlung von Rundfunkdiensten, die sich national, regional und lokal
entsprechend den Vorgaben der Medienpolitik unterscheiden sollen. Nach dem Stand
der Technik kommen drei unterschiedliche Vorgehensweisen zum Einsatz, (1) die Rautenplanung
für die Zuordnung von Frequenzen und Strahlungseigenschaften an Senderstandorte
(z.B. Stockholmer Plan 1961, Genfer Plan 1984), (2) die Färbungsmethode unter Einbeziehung
von stochastischen Computeralgorithmen (z.B. Wiesbadener Plan 1995) und (3) die
Zellenplanung auf der Grundlage regelmäßiger, periodisch fortgesetzter Hexagone.
Die Grundlagen dieser Verfahren sind in [3] erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Weiterentwicklung der Zellenplanung
für Zwecke des Gleichwellenrundfunks dar. Die ursprünglich für Anwendungen im Bereich
des Mobilfunks konzipierte Zellenplanung teilt ein vorgegebenes größeres Planungsgebiet
in kleinere geographische Einheiten auf. Dazu wird ein hexagonales Gitter konstruiert
und über das Planungsgebiet gelegt. Den dabei entstehenden Zellen werden in periodischer
Folge die zu verplanenden Frequenzblöcke zugeordnet, wobei meist 3, 4, 7 oder mehr
unterschiedliche Frequenzblöcke oder Frequenzblockgruppen verwendet werden. Grundsätzlich
ist diese Methode auch für Rundfunkzwecke anwendbar. Sie weist jedoch folgende Nachteile
auf. Erstens bestimmen die Zellengröße und die Zahl der zur Planung kommenden Frequenzblöcke
die geographische Wiederholentfernung für den Gleichkanalbetrieb. Zweitens entstehen
Schwierigkeiten bei der Frequenzblockvergabe entlang von Grenzverläufen, weil die
Zuordnung des Frequenzblocks zur Nutzung durch die eine Seite den Verlust einer
flächendeckenden Rundfunkversorgung der anderen Seite bedeutet (vgl. 3).
Um beide Nachteile zu beseitigen, werden erfindungsgemäß die Abmessungen
der Zellen und der geographische Wiederholabstand der Zellen separiert. Dadurch
wird eine getrennte Dimensionierung beider Größen möglich.
4 zeigt die Vorgehensweise. Ausgehend
von einem regelmäßigen hexagonalen Gitter mit zugewiesenen Frequenzblöcken (vgl.
2) werden die Ecken der einzelnen Zellen zentrisch
von ihren Schwerpunkten weg nach außen gestreckt. Der Streckungsfaktor kann dabei
richtungsabhängig unterschiedlich gewählt werden. Die Frequenzblockzuweisung bleibt
unverändert. Im Ergebnis erhält man ein Planungsgitter mit überlappenden Zellen,
denen in regelmäßiger Weise Frequenzblöcke zugewiesen sind.
Zum einen besteht der Vorteil darin, dass die Zuweisung der Zellen
an Planungsgebiete, die durch eine Grenzlinie getrennt sind, erleichtert wird. Dies
ist auf die Überlappung der Teilgebiete zurückzuführen, die durch die Streckung
der Zellen entsteht. Die Zuordnung einer Zelle zu einem von zwei angrenzenden Gebiete
erzeugt nicht mehr notwendigerweise eine Lücke im anderen Gebiet (vgl.
5), wie dies nachteilig beim Verfahren nach dem Stand
der Technik der Fall war. Durch geeignete Wahl der richtungsabhängigen Streckungsfaktoren
lässt sich die Problematik der Zuordnung von Frequenzblöcken entlang von Grenzlinien
völlig entschärfen.
Zum anderen besteht der Vorteil darin, dass die Anzahl empfangbarer
Rundfunkdienste an vielen Orten im Planungsgebiet entsprechend der Überlappung der
Zellen vergrößert wird oder – bei geeigneter Dimensionierung von Zellengröße
und geographischem Wiederholabstand – auch an allen Orten des Planungsgebiets.
Letzteres wird beispielhaft mit 6, 7
und 8 gezeigt. Ausgehend von einem Schema
zur Verteilung von 7 Frequenzblöcken und einem periodisch fortgesetzten
hexagonalen Gitter (vgl. 6) werden die Zellen in diesem
Beispiel um den Faktor 2 zentrisch gestreckt. Dabei entsteht eine periodische Struktur
mit weit überlappenden Zellen. Diese Struktur lässt sich in Unterstrukturen zerlegen:
Die erste Unterstruktur ist lückenlos flächendeckend und weist den einzelnen Zellen
die Frequenzblöcke 1, 2 und 3 zu, die zweite Unterstruktur
ist ebenfalls flächendeckend und weist die Frequenzblöcke 4,
5 und 6 zu, die dritte Unterstruktur verteilt den verbleibenden
7. Frequenzblock an isolierte Zellen.
Der wirtschaftliche Nutzen des Verfahrens wird darin gesehen, dass
die knappe Ressource Radiospektrum besser ausgenutzt wird. Dadurch kann im Vergleich
zu den Ergebnissen auf der Grundlage der bisher verfügbaren Verfahren eine größere
Zahl Gleichwellen-Sendernetze für die flächenhafte Übertragung von Fernseh- und
Hörfunkdarbietungen geplant, errichtet und betrieben werden.
Im Folgenden wird das Verfahren anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:
1 zeigt Zentraleuropa und die Grenzverläufe
der Staaten in einer Lambert'schen Zylinderprojektion. Eingezeichnet ist die Hexagon-Struktur
(1), die das Gebiet von Zentraleuropa in flächengleiche Teilgebiete (2)
aufteilt. Das periodische Hexagon-Gitter bildet den Ausgangspunkt für die Anwendung
des Verfahrens, bei dem den einzelnen Teilgebieten Frequenzblöcke nach einem festen
Frequenzblockzuweisungsschema zugeordnet werden.
2 zeigt die Vorgehensweise bei der Frequenzblockzuweisung
nach dem Stand der Technik.
2a zeigt ein 3er-Frequenzblock-Verteilschema.
Dabei handelt es sich um das einfachste Schema, mit dem allen benachbarten Teilflächen,
hier den Hexagonen, unterschiedliche Frequenzblöcke zugeordnet werden können. Die
Kantenlänge (2) der Hexagone und die Abstände von Zellen mit gleichem zugewiesenen
Frequenzblock (3) sind dabei gleich groß. Um die Gleichkanalabstände (3)
zu verkleinern, sind bei dieser Vorgehensweise die Zellgrößen entsprechend zu verkleinern,
was eine feinere Aufteilung des Planungsgebiets in kleinere Teilgebiete nach sich
zieht.
2b zeigt ein 4er-Frequenzblockschema,
mit dem den Hexagonen vier unterschiedliche Frequenzblöcke zugeordnet werden, ohne
dass benachbarten Hexagone der gleiche Frequenzblock zugewiesen wird. Der Gleichkanalabstand
(3) beträgt das √3-fache der Kantenlänge (2)
der Hexagone. Eine Verkleinerung des Gleichkanalabstands (3) geht, wie
bei 2a gezeigt, auch bei diesem Frequenzblockverteilschema
mit einer Verkleinerung der Teilflächengröße einher.
3 illustriert ein typisches Problem der
Zellenplanung nach dem Stand der Technik, das bei der Zuordnung von Frequenzblöcken
entlang von Grenzverläufen (1) auftritt. Die mit (2) und (3)
bezeichneten Zellen liegen vollständig in Planungsgebieten 1 und
2. Die Zuordnung von Frequenzblöcken und die geographische Zuordnung zu
den beiden Planungsgebieten ist trivial. Die Zellen (4), mit den Großbuchstaben
A bis F gekennzeichnet, fallen sowohl in das Planungsgebiet 1 als auch
in das Planungsgebiet 2. Würde z.B. der Teilfläche D ein Frequenzblock
gemäß einem vereinbarten Frequenzblockzuweisungsschema zugeordnet und die Teilfläche
dem Planungsgebiet 1 zugeschlagen werden, entstünde im Planungsgebiet
2 eine Lücke, in der kein auf das Planungsgebiet bezogener Rundfunkdienst
verfügbar gemacht werden könnte. 3 verdeutlicht insofern,
dass die Zellenplanung nach dem Stand der Technik kein befriedigendes Verfahren
für die Zuordnung von Frequenzblöcken entlang von Grenzlinien darstellt.
Fi ur 4 zeigt, wie ausgehend von einer Zellenplanung (linke Bildhälfte)
durch geometrische Verformung der Teilflächen (rechte Bildhälfte) die Ausdehnung
der Teilflächen bei festgehaltener Gitterkonstante d des zugrunde liegenden Planungsgitters
(1) verändert werden. In 4 ist als geometrische
Abbildung eine zentrische Streckung der Hexagon-Ecken von ihren Mittelpunkten zugrunde
gelegt. Die so entstandenen Hexagon-Flächen überlappen sich. Der Gleichkanalabstand
(4) der ursprünglichen Struktur wird durch die geometrische Abbildung auf
(5) verringert. Die Kantenlänge der entstandenen Hexagone hat sich vergrößert.
5 illustriert, dass sich überlappende
Teilflächen sehr gut eignen, um die Problematik der geographischen Zuordnung von
Frequenzblöcken und Zellen entlang von Grenzlinien zu entschärfen. Abweichend von
3 sind die Zellen links und rechts entlang der Grenzlinie
(1) zentrisch gestreckt und überlappen sich wechselseitig. Die Mittelpunkte
aller Hexagone und der Grenzlinienverlauf sind im Vergleich zu 3
unverändert. Man erkennt, dass die Zellen mit den Bezeichnungen A bis F mit wesentlich
geringeren Folgen in Bezug auf das Entstehen von Lücken den Planungsgebieten
1 oder 2 zugeordnet werden können. Die Zuordnung der Zelle A an
Planungsgebiet 1 schließt die dortige Lücke und reißt in Planungsgebiet
2 keine Lücke. Wechselseitig gilt dies für die Zuordnung der Zelle B an
Planungsgebiet 2. Minimale Restlücken, die bei der Zuordnung der Zellen
C bis F an eines der Planungsgebiete entstehen, lassen sich durch eine Feinplanung,
insbesondere durch minimale Verzerrung der überlappenden Hexagonflächen (5),
beseitigen.
6 zeigt auf der linken Seite ein 7er-Frequenzblockverteilschema
mit den unterschiedlichen Frequenzblöcken (1) bis (7), das rechts
(8) periodisch fortgesetzt ist. Die einzelnen Frequenzblöcken sind notiert.
7 zeigt wie 6
(links) ein 7er-Frequenzblockverteilschema sowie (rechts) das durch periodische
Fortsetzung entstehende Gitter (8), im Unterschied zu 6
jedoch mit zentrisch gestreckten Hexagonen der doppelten Kantenlänge. Das Schema
auf der linken Bildseite zeigt die Frequenzblocknummerierung. Die Frequenzblöcke
sind gruppiert. Zur Verdeutlichung sind die Hexagone mit den Frequenzblöcken
1, 2 und 3 (Gruppe 1) weiß belassen, die Hexagone mit
den Frequenzblocknummern 4, 5 und 6 (Gruppe 2) grau getönt
und das Hexagon mit dem Frequenzblock 7 (Gruppe 3) dunkelgrau gefärbt.
Das durch periodische Fortsetzung erzeugte Gitter (8) in der rechten Bildhälfte
zeigt anhand der Tönung, zu welcher Gruppe der geographisch zugeordnete Frequenzblock
gehört.
8 zeigt ein periodisch fortgesetztes
Gitter (1) mit überlappenden Hexagonen, 7er-Frequenzblockschema und Kennzeichnung
der Frequenzblockgruppe mittels Grautönung. Das Gitter (1) hat die gleichen
Eigenschaften wie das Gitter (8) aus 7. In
der rechten Bildhälfte ist die gruppenweise Zerlegung des Gitters (8) in
die Teilgitter (2), (3) und (4) gezeigt. Zu erkennen
ist, dass dem Gitter (8) zwei lückenlose Bedeckungen mit überlappenden
Einzelgebieten und eine Rumpfbedeckung zugrunde liegen. Damit ist gezeigt, dass
sich das Verfahren auch für die Planung von unabhängigen, strukturierten Mehrfachüberdeckungen
eines Planungsgebietes eignet.
Anspruch[de]
Verfahren für die geographische Zuordnung von Frequenzblöcken des elektromagnetischen
Spektrums im Bereich oberhalb 30 MHz an geographische Teilgebiete eines Planungsgebietes
für die terrestrische Nutzung durch Rundfunkdienste in Gleichwellentechnik nach
dem europäischen DVB-T oder T-DAB Standard, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Planungsgebiet in gleichförmige, sich wechselseitig überlappende Teilgebiete
aufgeteilt wird, die durch geometrische Abbildung der Zellen einer flächenhaft-periodischen
Frequenzblockverteil-Struktur hervorgegangen sind, und dass den einzelnen überlappenden
Teilgebieten diejenigen Frequenzblöcke zugewiesen werden, die dem Frequenzblockverteilschema
der flächenhaft-periodischen Struktur entsprechen.
Verfahren für die Zuordnung von Frequenzblöcken des elektromagnetischen
Spektrums im Bereich oberhalb 30 MHz an geographische Teilgebiete eines Planungsgebietes
für die terrestrische Nutzung durch Rundfunkdienste in Gleichwellentechnik nach
dem europäischen DVB-T oder T-DAB Standard, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planungsgebiet
in wechselseitig überlappende Teilgebiete aufgeteilt wird, die durch eine
geometrische Abbildung aus den Zellen einer flächenhaft-periodischen Frequenzblockverteil-Struktur
erzeugt werden, dass ein oder mehrere der überlappenden Teilgebiete geometrisch
zum Zwecke der Anpassung an Grenzlinien verformt werden, und dass den einzelnen
überlappenden Teilgebieten diejenigen Frequenzblöcke zugewiesen werden, die dem
Frequenzblockverteilschema der flächenhaft-periodischen Struktur entsprechen.
Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
sich überlappenden Teilgebiete in zwei oder mehrere flächendeckende Bedeckungen
des Plangebietes gruppiert werden, denen vermittels einer flächenhaft-periodischen
Frequenzblockverteil-Struktur jeweils ein Satz unterschiedlicher Frequenzblöcke
zugeteilt wird.
