DE102011055184A1

DE102011055184A1 - Serielle Datenschnittstelle für ein softwaredefiniertes Funksystem

Info

Publication number: DE102011055184A1
Application number: DE102011055184A
Authority: DE
Inventors: Stefan Volnhals
Original assignee: Zoran Corp
Current assignee: CSR Technology Inc
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: GB201119274D0; DE102011055184B4; GB2485462B; US20120121041A1; GB2485462A; US8542775B2; US20130336427A1

Abstract

Ein Funksystem umfasst einen Vorfeld-Empfänger, dedigitales Nutzsignal konvertiert. Das System umfasst weiterhin einen Basisband-Prozessor, zum Verarbeiten des digitalen Nutzsignals und eine serielle Schnittstelle, über welche das Vorfeld die digitalen Nutzsignale und die Meta-Daten zu dem Basisband-Prozessor kommuniziert. Die Meta-Daten können Informationen umfassen, die anzeigen, ob ein korrespondierendes digitales Nutzsignal, das über die serielle Schnittstelle kommuniziert wurde und ob zusätzliche Informationen des Vorfeld-Zustandes, z. B. Verstärkung oder Tuning, gültig sind.

Description

Technisches Gebiet
Die nachfolgende Beschreibung betrifft im Allgemeinen eine Signalverarbeitung und insbesondere eine serielle Datenschnittstelle zwischen einem Vorfeld-Empfänger und einem Basisband-Prozessor in einem digitalen Funksystem, wie in einem software-definierten Funksystem (SDR).
Hintergrund der Erfindung
Konventionelle Funkarchitekturen verwenden einen Funkfrequenz-(RF)Vorfeld-Empfänger und einen Basisband-Prozessor. Im Allgemeinen empfängt der Vorfeld-Empfänger ein RF Signal. Der Vorfeld-Empfänger kann zum Beispiel eine Antenne zum Empfangen von RF Signalen aufweisen. Der Vorfeld-Empfänger kann weiterhin einen oder mehrere Tuner zum tunen eines bestimmten Kanals (oder Frequenz) aufweisen. Der Vorfeld-Empfänger gibt die empfangenen Signale (z. B. für den Kanal, auf den er getunt ist) aus und der Basisband-Prozessor empfängt diese Ausgabesignale von dem Vorfeld-Empfänger und verarbeitet die Signale, um zum Beispiel bestimmte Konvertierungen und/oder eine andere Verarbeitung durchzuführen, um die Ausgabe der Informationen, die in dem Signal enthalten sind, für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zu steuern, wie ein Verarbeiten der Signale, um Audiosignale für die Ausgabe durch einen Lautsprecher zu erzeugen. Als ein Beispiel kann auf diese Weise ein Inhalt (z. B. Musik und/oder ein anderer Audio-Gehalt) über AM und/oder FM übertragen werden und ein Radio kann einen Vorfeld-Empfänger (mit einem AM und/oder FM Tuner) für das Empfangen der RF Signale für einen Kanal, für den es getunt ist, und einen Basisband-Prozessor zum Bearbeiten der empfangenen Signale, um eine Audio-Ausgabe des korrespondierenden Gehalts, der auf den empfangenen RF Signalen übertragen wird, verwenden.
Eine Echtzeit-Rückkopplungsschleife wird im Allgemeinen zwischen dem Vorfeld-Empfänger und dem Basisband-Prozessor implementiert, durch welche bestimmte Handhabungssignale kommuniziert werden, so dass der Basisband-Prozessor exakt weiß, was der Vorfeld-Empfänger zu jeder Zeit ausführt und umgekehrt. Eine derartige Kommunikation über die Echtzeit-Rückkopplungsschleife war traditionell kritisch, weil es zum Beispiel bestimmte Zeiten gibt, wenn der Vorfeld-Empfänger kein geeignetes Signal ausgibt. Beispielsweise, während der Zeit, wenn der Vorfeld-Empfänger von einem Kanal zu einem anderen tunt, gibt der Vorfeld-Empfänger kein sauberes Nutzsignal für den gewünschten Kanal aus, auf den er getunt wird (sondern kann statt dessen ein Rauschen ausgeben). Der Basisband-Prozessor wird von einem derartigen Zustand informiert, so dass er seine Ausgabe richtig steuern kann (z. B., um die Ausgabe eines statischen Rauschens an die Lautsprecher potentiell zu vermeiden oder zu minimieren).
Ein Beispiel einer konventionellen Funkarchitektur (nämlich eine konventionelle Autoradio-Architektur) wird in 1 gezeigt. Die Architektur 100 der 1 weist einen Vorfeldempfänger 101 auf, der eine Antenne 102 und einen AM/FM Tuner 103 besitzt. Die Architektur 100 weist weiterhin einen Basisband-Prozessor 104 auf, der einen Zwischenfrequenz (ZF) Konverter 105, einen Audio digital-zu-analog Konverter (DAC) 104, einen Kanal-Decoder mit AM/FM Demodulator und Phasen-Diversity-Funktionen 107 und einen digitalen Ton-Prozessor 108 aufweist. In diesem Beispiel umfasst die Architektur 100 weiterhin eine zentrale Hauptbearbeitungseinheit (CPU) 110, die ein Mikroprozessor sein kann, und einen oder mehrere Audio-Leistungsverstärker (z. B. 4-Kanal-Audio PA) 109. Somit umfasst diese konventionelle Architektur 100 einen zweckbestimmten Prozessor (104), der eine Bearbeitung (z. B. AM/FM Demodulation) des Nutzsignals 111 durchführt, das von dem Vorfeld-Empfänger 101 empfangen wird, und umfasst weiterhin eine Haupt-CPU 110, die den Prozessor 104 und/oder den Tuner 103 steuert, was auf einer nicht-Nutzsignalinformation (z. B. Statusinformation) basiert, die in der Echtzeit-Ruckkopplungsschleife ausgetauscht wird (z. B. über die Schnittstellen 112 und 113).
Im Betrieb wird ein RF Signal durch den Vorfeld-Empfänger 101 über die Antenne 102 empfangen. Der Tuner 103 gibt ein analoges oder digitales ZF Signal 111 zu dem Basisband-Prozessor 104 aus. Der Basisband-Prozessor 104 bearbeitet das ZF Signal 111 (z. B. unter Steuerung durch die Haupt-CPU 110) und die Audio DACs 106 geben ein entsprechendes analoges Audio-Signal 114 an den Audio PA 109 aus.
In dem System 100 sind der Vorfeld-Empfänger 101 und der Basisband-Prozessor 104 auf getrennten Chips implementiert (auf getrennten Silizium-Substraten) und bilden somit getrennte integrierte Schaltkreise (ICs). Wie oben erwähnt, werden Handhabungssignale zwischen dem Vorfeld-Empfänger 101 und dem Basisband-Prozessor 104 kommuniziert. In diesem Beispiel ist eine Echtzeit-Rückkopplungsschleife implementiert über Handhabungsleitungen 112 zur Kommunikation von Statusinformationen von dem Vorfeld-Empfänger 101 zu dem Basisband-Prozessor 104 und über die inter-integrierte Schaltungs-(I²C)Schnittstelle, die serielle periphere Schnittstelle (SPI) oder die Doppelleitungs-(TW)Schnittstelle 113 zum Kommunizieren von Informationen von der Haupt-CPU 110 zu dem Vorfeld-Empfänger 101. Die Information, wie die Kanalinformation ist getunt (ein Phasen-Regelkreis (PLL) wird gesperrt) und wird von dem Vorfeld-Empfänger 101 zu dem Basisband-Prozessor 104 über die Leitungen 112 kommuniziert, und die Information, wie ein Anwachsen/Abfallen der Verstärkung aufgrund des ZF Konverter-Betriebs, wird von der Haupt-CPU 110 zu dem Vorfeld-Empfänger 101 über die I²C Schnittstelle 113 kommuniziert.
In dieser Architektur wird die Echtzeit-Rückkopplungsschleife benötigt, um nicht hörbare Kanalwechsel oder Kanalchecks (auch AF Aktualisierung genannt) beispielsweise durchzuführen. Somit wird in dieser konventionellen Architektur 100 die Nutzung (z. B. der analogen ZF Signale für die empfangenen RF Signale) von dem Vorfeld-Empfänger 101 zu dem Basisband-Prozessor 104 über eine erste Schnittstelle 111 und eine separate Schnittstelle, wie die Schnittstellen 112 und 113, kommuniziert, und sie werden zum Austausch von Statusinformationen zwischen dem Vorfeld-Empfänger 101 und dem Basisband-Prozessor 104/der Haupt-CPU 110 verwendet. Die Statusinformation zum Beispiel wird über die Echtzeit-Rückkopplungsschleife separat von der Nutzung kommuniziert.
Wiederum in dieser konventionellen Architektur 100 führt der zweckbestimmte Prozessor 104 die AM/FM Demodulation durch, die durch die Haupt-CPU 110 gesteuert wird. Somit ist der zweckbestimmte Prozessor 104 zum Verarbeiten des Nutzsignals, das von dem Vorfeld-Empfänger 101 empfangen wird, implementiert, während eine separate Haupt-CPU 110 für die Steuerung des Basisband-Prozessors 104 und den Vorfeld-Empfänger 101 implementiert ist. Weiterhin kann die CPU eine Aktion, z. B. einen Kanalwechsel, über die Schnittstelle 113 initiieren. Die Aktion selbst wird zwischen dem Tuner 103 und dem Basisband-Prozessor 104 unter Verwendung der Statusinformation durchgeführt, die zwischen dem Vorfeld-Empfänger 101 und dem Basisband-Prozessor 104 über die Schnittstelle 112 kommuniziert wird.
Kürzlich sind software-bestimmte Funksysteme vorgeschlagen worden. Im Allgemeinen ist ein software-definiertes Funksystem oder SDR ein Radio-Kommunikationssystem, wobei Komponenten, die konventionell in der Hardware eingesetzt wurden (z. B. Mixer, Filter, Verstärker, Modulatoren/Demodulatoren, Detektoren usw.), im Gegensatz dazu durch Mittel der Software auf einem Computer oder eingebaut in Computerbauteile implementiert worden. Ein Basis-SDR-System kann zum Beispiel einen Computer aufweisen, der mit einer Sound-Karte ausgestattet ist, oder andere analog-zu-digitale Konverter (ADC), vorrangig durch eine Form des RF Vorfeldes, wie dem Vorfeld-Empfänger 101 der 1. Signifikante Anteile der Signalverarbeitung können zu dem Allzweck-Prozessor übergeben werden, stärker als sie durch die Spezialzweck-Hardware durchgeführt werden können, wie durch den zweckbestimmten digitalen Signal-Prozessor (DSP) 104 der 1. Die SDR Architekturen können ein Radio einschalten, das vermehrt unterschiedliche Radio-Protokolle (manchmal auch als Signalformen bezeichnet) allein basierend auf der verwendeten Software empfangen und übertragen kann.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Eine Funksystem-Architektur, wie sie für das Implementieren eines SDR Systems eingesetzt werden kann, kann mit einem autonomen Vorfeld-Empfänger und mit einem Basisband-Prozessor, der für eine digitale Signalverarbeitung (z. B. einer DSP) implementiert ist, arbeiten. Anstelle einen zweckbestimmten Prozessor für eine Nutzsignal-Verarbeitung und eine Haupt-CPU einzusetzen, wie in der konventionellen Architektur 100 der 1, kann in bestimmten Ausführungsformen ein Prozessor (z. B. ein DSP) sowohl für das Durchführen einer Software (für ein Verwenden des SDR) als auch für ein Durchführen des Steuerungsmanagements implementiert sein, so wie für Management-Operationen, die auf Statusinformationen, welche durch den Vorfeld-Empfänger empfangen werden, basieren.
Der Vorfeld-Empfänger kann (z. B. über eine Antenne) RF Signale empfangen. Der Vorfeld-Empfänger kann einen Tuner zum Tunen eines gewünschten Kanals/einer Frequenz aufweisen. Der Vorfeld-Empfänger kann das empfangene RF Signal in einen digitalen Strom (z. B. über eine ADC) konvertieren und das Nutzsignal als Teil eines digitalen Datenstroms zu dem DSP Basisband-Prozessor kommunizieren. Im Gegensatz zu dem zweckbestimmten Prozessor 104 (für eine Nutzsignal-Verarbeitung) der unter einer Steuerung einer Haupt-CPU 110 (für das Steuerungsmanagement) arbeitet, wie in dem oben beschriebenen Beispiel der 1, kann in bestimmten Ausführungsformen eine einzige CPU (oder ein Prozessor) sowohl für Nutzsignal-Verarbeitung als auch Steuerungsmanagement implementiert sein.
Die DSPs führen typischerweise eine blockorientierte Verarbeitung durch. Als Ergebnis besitzt ein DSP Basisband-Prozessor im Allgemeinen nicht die Verarbeitungsleistung, um die Echtzeit-Steuerungsrückkopplungsschleife eines konventionellen nicht-software-definierten Radios zu implementieren, wobei die Funktionalität derart gesteuert wird, wie in der oben erwähnten konventionellen Funkarchitektur 100 der 1 beschrieben ist. Bestimmte Funkarchitekturen wie solche, die durch NXP oder ST Mikroelektroniken vorgesehen werden, verwenden eine Echtzeit-Rückkopplungsschleife, ähnlich zu der in 1 beschriebenen, für das Versorgen mit Statusinformationen zwischen dem Vorfeld-Empfänger und dem Basisband-Prozessor, jedoch verwenden diese Architekturen nicht das wahre SDR System.
Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren gerichtet, die eine serielle Datenschnittstelle für ein digitales Funksystem anwenden, wie das SDR System. Zum Beispiel ist eine serielle Datenschnittstelle zwischen dem Vorfeld-Empfänger und dem Basisband-Prozessor (z. B. DSP) eines SDR Systems vorgesehen.
In bestimmten Ausführungsformen gibt der Vorfeld-Empfänger nicht nur das Nutzsignal aus (z. B. Proben oder digitalisierte Informationen eines Funkkanals), sondern kommuniziert auch mit unterschiedlichen anderen Nicht-Nutzsignal-Informationen (auf die hierin allgemein als ”Meta-Daten” Bezug genommen wird) über die serielle Schnittstelle. Zum Beispiel können sowohl Nutzsignale als auch Meta-Daten von dem Vorfeld-Empfänger zu dem Basisband-Prozessor (als digitaler Datenstrom) über die serielle Datenschnittstelle strömen. Die Meta-Daten können Statusinformationen und/oder andere Informationen einschließen, welche ein Hinweis dafür sein können, ob bestimmte Nutzsignal-Informationen, die in dem Strom enthalten sind, zulässig und/oder nutzbar sind (oder ob es Rauschen ist, so wie es während der Perioden des Tunens von einem Kanal zu einem anderen auftreten kann).
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Funksystem einen Vorfeld-Empfänger zum Empfangen von einem RF Signal und Konvertieren des RF Signals in ein digitales Nutzsignal. Das System umfasst weiterhin einen Basisband-Prozessor, zum Verarbeiten des digitalen Nutzsignals, und eine serielle Datenschnittstelle, über welche das Vorfeld das digitale Nutzsignal und Meta-Daten zu dem Basisband-Prozessor kommuniziert.
Die Meta-Daten können Informationen umfassen, welche anzeigen, ob ein entsprechendes digitales Nutzsignal, das über die serielle Datenschnittstelle kommuniziert wird, zulässig ist. In bestimmten Ausführungsformen können die Meta-Daten eine oder mehrere der nachfolgenden Informationen umfassen: Informationen, die anzeigen, ob ein Phasen-Regelkreis (PLL) während des Abtastens durch den Vorfeld-Empfänger gesperrt war, Informationen, die anzeigen, ob eine analog-zu-digitale Konvertierung, die durch den Vorfeld-Empfänger durchgeführt wurde, fehlerfrei ist, Informationen, welche die Verstärkung des Vorfeld-Empfängers anzeigen, Informationen, welche die Temperatur des Vorfeld-Empfängers anzeigen, und Informationen, die einen Zustand des Tunens durch den Vorfeld-Empfänger anzeigen.
Der Vorfeld-Empfänger kann konfiguriert sein, um einen digitalen Datenstrom, der das digitale Nutzsignal und die Meta-Daten enthält, zu erzeugen und den digitalen Datenstrom über die serielle Datenschnittstelle zu dem Basisband-Prozessor zu kommunizieren.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Vorfeld-Empfänger konfiguriert, um Datenblöcke über die serielle Schnittstelle zu kommunizieren, wobei die Datenblöcke jeweils das digitale Nutzsignal und die Meta-Daten umfassen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst jeder Datenblock eine erste Anzahl von Bits für das digitale Nutzsignal (z. B. 16 Bits eines 32-Bit-Datenblocks) und eine zweite Anzahl von Bits für die Meta-Daten (z. B. weitere 16 Bits des 32-Bit-Datenblocks).
In bestimmten Ausführungsformen ist der Vorfeld-Empfänger konfiguriert, um bestimmte Meta-Daten für entsprechend digitale Nutzsignaldaten zu erzeugen und bestimmte Meta-Daten über eine Vielzahl von Datenblöcken zu multiplexen. Zum Beispiel können relativ langsam sich ändernde Meta-Daten-Informationen über eine Vielzahl von Datenblöcken kommuniziert werden, eher als vollständig in jedem Datenblock kommuniziert zu sein. Derartige Beispiele von sich relativ langsam ändernden Meta-Daten-Informationen, die über eine Vielzahl von Datenblöcken kommuniziert werden können, umfassen in bestimmten Ausführungsformen: Verstärkungsinformationen und/oder Temperaturindices des Vorfeld-Empfängers. Diese Änderungen können mit einer Rate von ungefähr 1 Bit pro Zehntelsekunde auftreten, was ermöglicht, die Informationen über eine Reihe von mehreren Datenblöcken zu kommunizieren.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Vorfeld-Empfänger weiterhin konfiguriert, um bestimmte andere Meta-Daten für entsprechende digitale Nutzsignaldaten zu erzeugen und derartige bestimmte andere Meta-Daten in jeden der Vielzahl der Datenblöcke zu kommunizieren. Das bedeutet, dass die bestimmten Meta-Daten-Informationen vollständig in jedem Datenblock kommuniziert werden können. Zum Beispiel können sich relativ schnell ändernde Meta-Daten-Informationen vollständig in jedem Datenblock kommuniziert werden, um die Gültigkeit der Nutzsignaldaten, die in diesem Datenblock enthalten sind, wiederzugeben. Derartige Beispiele von sich relativ schnell ändernden Meta-Daten-Informationen, die vollständig in jedem Datenblock in bestimmten Ausführungsformen kommuniziert sein können, umfassen: Informationen, die sich auf das Sperren des PLL und/oder auf ADC beziehen. Diese Information kann jederzeit aktualisiert werden, wenn der Vorfeld-Empfänger ADC durchführt, da sich die Information wirklich mit den Proben ändert.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Basisband-Prozessor konfiguriert, um ein Verarbeiten der empfangenen digitalen Nutzsignale, die mindestens zum Teil auf Meta-Daten basieren, welche in dem digitalen Datenstrom enthalten sind, zu verwalten.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren ein Empfangen eines Funkfrequenz-(RF)Signals mit einem Vorfeld-Empfänger. Das Verfahren umfasst weiter ein Erzeugen eines digitalen Datenstroms, der Nutzsignaldaten und Meta-Daten aufweist, mit dem Vorfeld-Empfänger und ein Kommunizieren des digitalen Datenstroms über eine serielle Datenschnittschnittstelle von dem Vorfeld-Empfänger zu einem Basisband-Prozessor. In bestimmten Ausführungsformen verwaltet der Basisband-Prozessor seine Verarbeitung der Nutzsignaldaten mindestens teilweise basierend auf Meta-Daten.
Die vorhergehenden Ausführungsformen haben relativ breit die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung dargelegt, damit die detaillierte Beschreibung der Erfindung, die jetzt folgt, besser verstanden werden kann. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden hiernach beschrieben, welche den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung beschreiben. Es sollte von dem Fachmann gewürdigt werden, dass die Konzeption und die spezielle Ausführungsform, die offenbart wird, ohne weiteres als eine Basis zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen zum Ausführen des gleichen Zweckes der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Es sollte auch durch den Fachmann realisiert werden, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht den Geist und den Rahmen der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen gezeigt werden, verlassen. Die neuen Merkmale, von denen angenommen wird, dass sie die Erfindung charakterisieren, werden sowohl in ihrer Organisation als auch in ihrem Verfahren der Operation zusammen mit weiteren Objekten und Vorteilen durch die nachfolgende Beschreibung besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren betrachtet werden. Es sollte ausdrücklich jedoch verstanden werden, dass jede der Figuren nur zum Zwecke der Darstellung und der Beschreibung bereitgestellt wird und nicht als Definition der Grenzen der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Lehren wird nun auf die nachfolgende Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen.
1 ist ein Blockdiagramm einer konventionellen Funkarchitektur, die getrennte Schnittstellen für das Kommunizieren von Nutzsignaldaten und für das Implementieren einer Echtzeit-Rückkopplungsschleife zum Kommunizieren von Statusinformationen zwischen dem Vorfeld und dem Basisband-Prozessor anwendet.
2 ist ein Blockdiagramm der Funkarchitektur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Datenblock zeigt, der über eine serielle Datenschnittstelle von einem Vorfeld-Empfänger zu einem Basisbandprozessor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kommuniziert werden kann.
4A bis 4E sind Diagramme, die ein Beispiel einer Serie von Datenblöcken im größeren Detail zeigen, welche über eine serielle Datenschnittstelle von einem Vorfeld-Empfänger zu einem Basisband-Prozessor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kommuniziert werden kann.
5 ist ein exemplarisches Blockdiagramm für ein Implementieren eines Tuners 203 der 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein beispielhaftes Betriebsflussdiagramm für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das Wort ”beispielhaft”, das hierin verwendet wird, bedeutet ”als ein Beispiel, als ein Spezialfall oder als eine Darstellung dienend”. Jede Ausführungsform, die hierin als ”beispielhaft” beschrieben wird, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen auszulegen.
Ein Beispiel einer Funkarchitektur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 2 gezeigt. Die Architektur 200 der 2 schließt einen Vorfeld-Empfänger 201 ein, der eine Antenne 202 und einen Tuner (z. B. AM/FM Tuner) 203 aufweist. Die Architektur 200 umfasst weiterhin einen Basisband-Prozessor 204, der einen Eingabepufferspeicher 205, eine CPU 206 und einen Ausgabepufferspeicher 207 aufweist. In dieser Ausführungsform umfasst die Architektur 200 weiterhin einen oder mehrere Audioleistungsverstärker (z. B. 4-Kanal-Audio-PA) 208. Natürlich können auch andere Funksystem-Komponenten, wie Lautsprecher usw. eingeschlossen sein, werden aber nicht in diesem Beispiel gezeigt, um nicht von zentralen Merkmalen der 2 abzulenken.
In einer Ausführungsform ist der Tuner 203 ein MT3511 RF MicroDigitizer^TM IC, der von Microtune, Inc. verfügbar ist (hiernach auch als ”der MT3511 bezeichnet). Der Vorfeldempfänger 201 kann, als Tuner 203, einen Tuner umfassen, wie in anhängender US Patent-Anmeldung Seriennummer 12/263,906 (inzwischen in der US Patent Anmeldeveröffentlichung Nr. 2009/0058706) mit dem Titel ”Digital Radio System and Method of Operation” (hiernach ”die '906 Anmeldung”) beschrieben, deren Offenbarung hierin mit Bezugnahme eingeschlossen ist. Natürlich sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf die Einbindung eines MT3511 Tuners oder den beispielhaften Tuner, der in der '906 Anmeldung beschrieben wird, beschränkt, sondern kann andere geeignete Tuner in dem Vorfeld 201 zum Produzieren eines digitalen Datenstroms 209, wie weiterhin hierin beschrieben wird, verwenden.
Der Basisband-Prozessor 204 kann als ein digitaler Signalprozessor (DSP) implementiert sein. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform ein Basisband-Prozessor 204 als ein ADSP-BF539 Blackfin Prozessor implementiert, der von Analog Devices, Inc verfügbar ist. Natürlich sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf die Implementation eines ADSP-BF539 Blackfin Prozessors beschränkt, sondern können andere geeignete Prozessoren zur Implementierung des Basisband-Prozessors 204 in der Weise, wie weiterhin hierin beschrieben wird, verwenden.
Beispielhaft ermöglicht die Architektur 200 ein wahres SDR System. Zum Beispiel empfängt das Vorfeld 201 ein analoges RF Signal und konvertiert das Signal von einem analogen zu einem digitalen Format, um in der Software durch eine DSP oder durch einen Multimedia-Prozessor bearbeitet zu werden, wie die CPU 206 des Basisband-Prozessors 204. Als ein Beispiel ist der MT3511, der als ein Tuner 203 implementiert sein kann, ein spezialisierter, selbst abtastend konvertierender RF-zu-digital Konverter, der optimiert ist, um mit herstellerkompatiblen Hochleistungs-DSPs und Multimedia-Prozessoren zu arbeiten, um eine SDR Lösung zu ermöglichen. Der MT3511 kombiniert die Funktionen eines RF Tuners gemäß dem Stand der Technik und eines fortschrittlichen ADC in einem einzigen Chip und konvertiert dann das Signal von einem analogen zu einem digitalen Format für ein Verarbeiten in der Software durch ein DSP oder einen Multimedia-Prozessor (z. B. CPU 206).
Im Betrieb wird ein RF Signal durch das Vorfeld 201 über eine Antenne 202 empfangen. Der Tuner 203 (z. B. der MT3511) konvertiert das analoge RF Signal zu einem digitalen Format und gibt einen digitalen Datenstrom an einen Basisband-Prozessor 204 ab. Wie weiterhin hierin erörtert wird, werden die digitalen Nutzsignaldaten (nämlich das konvertierte RF Signal) über eine serielle Datenschnittstelle 209 zwischen dem Tuner 203 und dem Basisband-Prozessor 204 bevorzugt kommuniziert/strömen. Zusätzlich, wie weiterhin unten erörtert, erzeugt der Vorfeld-Empfänger 201 auch Meta-Daten, die in der digitalen Datenstromausgabe über die serielle Datenschnittstelle 209 eingeschlossen sind.
Der digitale Datenstrom, der durch den Vorfeld-Empfänger erzeugt wird, kann (von der seriellen Datenschnittstelle 209) empfangen und in einem Eingabepufferspeicher 205 des Basisband-Prozessors 204 gepuffert werden. Der Basisband-Prozessor 204 verarbeitet den digitalen Datenstrom 209. Zum Beispiel kann der digitale Datenstrom in der Software durch die CPU 206 verarbeitet werden (Implementieren eines wahren SDR Systems). Die Ausgabe der CPU 206 kann in dem Ausgabepufferspeicher 207 gespeichert werden und das resultierende digitale Audiosignal 210 kann durch den Basisband-Prozessor 204 zu dem Audio-PA 208 kommuniziert werden. In dem beispielhaften System 200 können das Vorfeld 201 und der Basisband-Prozessor 204 auf getrennten Chips implementiert sein (auf getrennten Silizium-Substraten) und können somit separate integrierte Schaltungen (ICs) bilden.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst der Vorfeld-Empfänger 201 sowohl digitale Nutzsignaldaten als auch Meta-Daten in dem digitalen Datenstrom, der über die serielle Datenschnittstelle 209 ausgegeben wird. Die hierin verwendeten ”Nutzsignaldaten” beziehen sich im Allgemeinen auf den abgetasteten Signal/Gehalt, der durch den Vorfeld-Empfänger 201 empfangen wird (z. B. die Information, die von dem RF Kanal empfangen wird, auf den der Vorfeld-Empfänger 201 getunt ist) und ”Meta-Daten” beziehen sich im Allgemeinen auf Nicht-Nutzsignaldaten, welche Statusinformationen oder andere Informationen umfassen, die sich beispielsweise auf die Zulässigkeit oder die Verwendbarkeit der Nutzsignaldaten, die in dem digitalen Datenstrom enthalten sind, beziehen. Zum Beispiel können in bestimmten Ausführungsformen die Meta-Daten eine oder mehrere: Informationen enthalten, die anzeigen, ob ein Phasen-Regelkreis (PLL) während des Abtastens durch den Vorfeld-Empfänger 201 gesperrt war, Informationen, die anzeigen, ob eine analog-zu-digital Konvertierung, die durch den Vorfeld-Empfänger 201 durchgeführt wurde, fehlerfrei ist, Informationen, welche die Vorfeld-Empfänger-Verstärkung anzeigen, Informationen, welche die Vorfeld-Empfänger-Temperatur anzeigen, und Informationen, die einen Zustand des Tunens durch den Vorfeld-Empfänger 201 anzeigen.
In dieser Weise kann ein Basisband-Prozessor 204 Steueroperationen verwalten (z. B. zum Verarbeiten von empfangenen Nutzsignaldaten), die mindestens teilweise auf Meta-Daten, die in dem digitalen Datenstrom enthalten sind, basieren. Somit muss eine separate Echtzeit-Steuerungsrückkopplungsschleife, wie sie in der konventionellen Architektur 100 der 1 implementiert ist, nicht implementiert werden. Stattdessen sind die Nutzsignaldaten und die Meta-Daten für das Verwalten der Steuerungsoperationen in dem digitalen Datenstrom, der von dem Vorfeld-Empfänger 201 zum Basisband-Prozessor 204 über die serielle Datenschnittstelle 209 kommuniziert wird, enthalten.
In der beispielhaften Architektur 200 der 2 ist eine Schnittstelle 211, die in diesem Beispiel ein Doppelleitungs-Bus ist, für eine Kommunikation von dem Basisband-Prozessor 204 zu dem Vorfeld-Empfänger 201 implementiert. Während ein Doppelleitungs-Bus (oder ”TW-Bus”) in diesem Beispiel implementiert wird, können einige andere Arten der Kommunikationsschnittstelle gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer anderen Architektur implementiert werden. Befehle können von dem Basisband-Prozessor 204 zu dem Vorfeld-Empfänger 201 über die Schnittstelle 211 kommuniziert werden, wie beispielsweise ein Befehl, eine bestimmte Kanal/Frequenz zu tunen.
Die serielle Datenschnittstelle 209 ist eine ”Freigabe” für wahre SDR Architekturen, weil, ohne dass die Datenpaare (Nutzsignale und Meta-Daten) in dem digitalen Datenstrom von dem Vorfeld-Empfänger 201 zusammen kommuniziert werden, sowohl für Echtzeit-Steuerungsrückkopplungsschleifen, permanente Abfragen des TW-Bus-Registers als auch permanente Abfragen von Hardware Kontroll-Pins des Vorfeld-Empfängers 201 im Allgemeinen notwendig sind, um Statusinformationen zu sammeln, um eine hohe Effizienz der Verarbeitung in Bezug auf die Verarbeitungsleistung und die Verarbeitungsplanung für den Basisband-Prozessor 204 zu ermöglichen. Durch ein Erzeugen sowohl der Nutzsignaldaten als auch der Meta-Daten in dem digitalen Datenstrom, der von dem Vorfeld-Empfänger 201 zu dem Basisband-Prozessor 204 über die serielle Datenschnittstelle 209 kommuniziert wird, muss keine derartige separate Echtzeit-Rückkopplungsschleife zum Austausch von Steuerinformationen zwischen dem Vorfeld-Empfänger 201 und dem Basisband-Prozessor 204 implementiert werden (wie in der konventionellen Funkarchitektur 100 der 1).
Zusätzlich können die gepufferten Eingabedaten (im Eingabepuffer 205) durch den Basisband-Prozessor 204, basierend auf Meta-Daten (z. B. Status) Informationen, sortiert werden. Zum Beispiel kann eine AF-Check-Routine in dem beispielhaften SDR System 200 der 2 zum Prüfen der Signalqualität einer alternativen Frequenz (AF) verwendet werden, die den gleichen Inhalt wie der gerade getunte Kanal überträgt. ”AF” bedeutet alternative Frequenz, die sich auf eine Kanal/Frequenz bezieht, welche den gleichen Inhalt wie der gegenwärtig empfangene Kanal, aber auf einer unterschiedlichen Frequenz, überträgt. Die AF wird im Allgemeinen in Europa angewandt. Zum Beispiel kann in Europa eine Station KDMX bei 102,9 MHz und bei 101,3 MHz mit dem gleichen Programm empfangen werden.
Während einer derartigen AF-Check-Routine werden einige Daten zum ”Ausschuss”, weil der PLL nicht während der Prüfung gesperrt war. Diese Bedingung kann mit der korrespondierenden (oder ”gepaarten”) Statusinformation, die in dem digitalen Datenstrom zusammen mit den Nutzsignaldaten enthalten ist, erfasst werden. Daten, die zu der alternativen Kanal/Frequenz – und nicht zu dem gegenwärtig empfangenen Kanal – gehören, können aussortiert und in einem separaten Pufferspeicher für die weitere Verarbeitung gespeichert werden (für ein Evaluieren, ob die alternative Kanal/Frequenz eine höhere Qualität bereitstellt als die gegenwärtige Kanal/Frequenz).
Ein beispielhaftes Zeitdiagramm 220, das unterschiedliche Signalformen zeigt, die in der beispielhaften Architektur 200 auftreten können, wird auch in 2 gezeigt. Das Zeitdiagramm 220 zeigt beispielhafte Signalformen über der Zeit für eine Kommunikation über die TW-Bus-Schnittstelle 211, serielle Nutzsignaldaten, die in der Datenstromausgabe durch den Vorfeld-Empfänger 201 enthalten sind, serielle Meta-Daten (z. B. Statusdaten), die in der digitalen Datenstromausgabe durch den Vorfeld-Empfänger 201 enthalten sind, und Audioausgaben (z. B. als Audioausgangssignal 210) durch den Basisband-Prozessor 204. Zusätzlich sind beispielhaft DSP Aktionspunkte (durchgeführt durch den Basisband-Prozessor 204) 1–4 gezeigt, die weiter unten beschrieben werden. Während ein beispielhaftes Zeitdiagramm und Aktionspunkte für darstellende Zwecke in der 2 gezeigt und beschrieben werden, ist anzuerkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf irgendeinen besonderen Zeitablauf begrenzt sind (was von dem beispielhaften Zeitdiagramm 220 angenommen werden kann) noch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Ausführungsformen der beispielhaften Aktionen 1–4, die gezeigt und beschrieben werden, beschränkt. Vielmehr können unterschiedliche und andere Zeitparameter und/oder Aktionen in irgendeiner Durchführung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterstützt oder durchgeführt werden.
Das beispielhafte Zeitdiagramm 220 enthält ein Beispiel für eine AF Aktualisierung, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung folgend durchgeführt wird. In dem gezeigten Beispiel des Zeitdiagramms 220 sendet der Basisband-Prozessor 204 zuerst über den TW-Bus 211 einen Start des Aktionskommandos bei dem Aktionspunkt 1, was zum Beispiel eine Kennzeichnung von einer besonderen Kanal/Frequenz, auf welche der Tuner 203 zu tunen ist, sein kann. Die korrespondierenden Nutzsignaldaten für die Kanal/Frequenz, auf die der Tuner 203 getunt ist, werden in den digitalen Datenstrom ausgegeben, der über die serielle Datenschnittstelle 209 kommuniziert wird. Wie in der seriellen Datensignalform gezeigt, sind in diesem anfänglichen Beispiel die Nutzsignaldaten ”aktuell”, nämlich die Nutzsignaldaten, die der aktuellen Kanal/Frequenz entsprechen, auf die der Tuner 203 getunt ist und die in den digitalen Datenstrom ausgegeben werden. Zusätzlich zeigen die Meta-Daten, die in dem digitalen Datenstrom enthalten sind, über die serielle Datenschnittstelle 209 kommuniziert werden, dass die Nutzsignaldaten gültig sind. Wie zum Beispiel in der seriellen Statussignalform gezeigt, zeigen die anfänglichen Meta-Daten, dass die Nutzsignaldaten gültig sind.
Beim Aktionspunkt 2 kommuniziert der Basisband-Prozessor 204 über den TW-Bus 211 ein Kommando, um den Tuner 203 zu triggern, um eine automatische AF-Check-Routine durchzuführen. Während einer derartigen AF-Check-Routine kann der Vorfeld-Tuner 203 einen alternativen Kanal tunen mit dem gleichen Gehalt wie die aktuelle empfangene Station und dann automatisch zurücktunen. Während der Zeit des Tunens für den alternativen Kanal, kann das Audiosignal unterdrückt werden und die Signalqualität des alternativen Kanals kann beurteilt werden (was mit den AF Daten gezeigt wird). Es ist anzunehmen, dass in einigen Ausführungsformen dieses Beurteilen auch zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden kann, z. B. nachdem Nutzsignaldaten von unterschiedlichen AF's in einem Pufferspeicher gesammelt wurden und später als Teil eines AF Beurteilungsprozesses durchgeführt werden. Wie in der seriellen Datensignalform (zu Zeiten 0–4) gezeigt, werden während der Durchführung einer derartigen AF-Check-Routine die seriellen Nutzsignaldaten, die in dem digitalen Datenstrom vorhanden sind, durch den Vorfeld-Empfänger 201 ausgegeben, der ”Ausschuss” (oder ”Rauschen”) und/oder Nutzsignaldaten für den AF enthält. Die entsprechenden Meta-Daten, die in dem digitalen Datenstrom kommuniziert werden, werden durch den Vorfeld-Empfänger 201 ausgegeben, wie es in der seriellen Statussignalform gezeigt wird, was anzeigt, dass ein Abschnitt der Nutzsignaldaten mit den Nutzsignaldaten korrespondiert, die während des Tunens geprüft wurden (z. B. von der aktuellen Kanal/Frequenz zu der AF), und somit ”Ausschuss” sind. Dann zeigen die Meta-Daten, dass die Tuning-Steuerungs-Maschinen-Aktion (TCI) durchgeführt wird und die Daten zulässig sind (z. B. die korrespondierenden Nutzsignaldaten sind als AF Nutzsignaldaten zulässig). Dann zeigen die Meta-Daten, dass ein Teil der. Nutzsignaldaten mit den Nutzsignaldaten korrespondiert, die während des Tunings geprüft wurden (z. B. von dem AF zurück zu dem Original- oder der ”tatsächlichen” Kanal/Frequenz), und somit ”Ausschuss” sind.
Der Basisband-Prozessor 204 kann seine Bearbeitung der Nutzsignaldaten verwalten/steuern, basierend auf mindestens einem Teil der korrespondierenden Meta-Daten. Zum Beispiel kann der Basisband-Prozessor 204 die Lautstärke verstummen lassen für die AF Nutzsignaldaten und die Signalqualität der alternativen Frequenz bewerten (nämlich die AF Nutzsignaldaten als zulässige Daten durch die Meta-Daten). In dem Zeitdiagramm 220 der 2 wird die Abschaltaktion 3 der Lautstärke verzögert/verschoben aufgrund der Latenz zurückzuführend auf die blockorientierte Verarbeitung. In Aktion 4 stellt der Basisband-Prozessor 204 das Audiosignal wieder an (dämpft es nicht), um das Audiosignal, das in den digitalen Nutzsignaldaten enthalten ist, auszugeben, da dieses nun wieder mit der ”tatsächlichen” Kanal/Frequenz korrespondiert mit den Metadaten, die es als gültig anzeigen.
Ohne ein Versenden von Nutzsignaldaten, die mit Meta-Daten gepaart sind (z. B. Statusinformationen) des Vorfeld-Empfängers, kann die oben erwähnte AF-Check-Routine nicht unhörbar in einer wahren SDR Architektur durchgeführt werden (oder einer anderen Architektur, welche für den Basisband-Prozessor, ohne eine separate Echtzeit-Steuerungsrückkopplungsschleife zwischen dem Basisband-Prozessor und dem Vorfeld-Empfänger) ein DSP verwendet. Mit anderen Worten wird der Hörer ein geringeres Rauschen oder gar nichts hören.
Ein Senden von Nutzsignaldaten und gepaarten Meta-Daten gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ersetzt die Echtzeit-Steuerungsrückkopplungsschleife einer konventionellen Funkarchitektur (wie in 1) und ermöglicht Operationen, wie beispielsweise die AS-Check-Routine, die oben beschrieben ist, und die während einer möglichen Steuerung der Nutzsignalverarbeitung für ein optimales Hörerlebnis durchgeführt werden kann. Das bedeutet, die Meta-Daten, die mit den Nutzsignaldaten, welche über die serielle Datenschnittstelle 209 gepaart sind, ermöglichen ein Steuern der Nutzsignalverarbeitung, die in ähnlicher Weise mit der Art durchzuführen ist, in der derartige Steuerung der Signalverarbeitung konventionell durch die Implementierung der Echtzeit-Rückkopplungsschleife der 1 durchgeführt wurde. Während ein Beispiel einer AF-Check-Routine für darstellende Zwecke in dem beispielhaften Zeitdiagramm 220 der 2 gezeigt wird, können vielfältige andere Operationen und/oder Meta-Daten (z. B. Statusinformationen) in ähnlicher Weise durch Addieren zu oder anstelle von einer AF-Check-Information gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kommuniziert werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine Kommunikation der Nutzsignaldaten und korrespondierenden Meta-Daten von dem Vorfeld-Empfänger 201 zu dem Basisband-Prozessor 204 über die serielle Datenschnittstelle 209, dadurch wird der Bedarf für eine separate Echtzeit-Steuerungsrückkopplungsschleifen-Schnittstelle erleichtert, die zu implementieren ist, während sichergestellt wird, dass der Basisband-Prozessor wirksam die Gültigkeit (und/oder andere relevante Informationen, zugehörend zu den) der Nutzsignaldaten bestimmen kann, die er empfängt.
Für eine SDR Anwendung sind autonome digitale Vorfelder (Tuner) sowie der Vorfeld-Empfänger 201 der 2 wesentlich, um Echtzeit-Steuerungsrückkopplungsschleifen (MIPS, konsumierend) zwischen dem Basisband-Prozessor 204 und dem Vorfeld-Empfänger 201 zu vermeiden. Da der Basisband-Prozessor 204 (z. B. ein DSP) implementiert werden kann, um eine blockorientierte Verarbeitung durchzuführen, kann der Vorfeld-Empfänger 201 vorzugsweise entworfen sein, um blockorientiertes Verarbeiten zu ermöglichen.
Eine blockorientierte Verarbeitung bedeutet im Allgemeinen, dass gepufferte Eingabedaten (in einem Eingabepufferspeicher 205), die von dem Vorfeld-Empfänger 201 empfangen werden, blockweise in dem Basisband-Prozessor 204 verarbeitet werden. Um ein Verbessern der Signalqualität und/oder der korrekten Ausgabe von Daten und/oder der Einschätzungen (zulässiger Dateninformationen) der Daten zu ermöglichen, sind geeignete Meta-Daten (z. B. Statusinformationen von dem Vorfeld-Empfänger 201) wünschenswert. Derartige Meta-Daten können zum Kommunizieren einer oder mehrerer derartiger nachfolgender Information verwendet werden:
Informationen, die anzeigen, dass der PLL während des Prüfens gesperrt ist, Informationen, die anzeigen, dass die ADC Konversion fehlerfrei war, Informationen, welche die Vorfeld-Empfänger-Verstärkung anzeigen, Informationen, welche die Vorfeld-Empfänger-Temperatur anzeigen, und Informationen, die einen Status des Tuning-Systems in dem Vorfeld-Empfänger zum Beispiel anzeigen. Wie weiterhin erörtert wird, ist die serielle Datenschnittstelle 209 hiermit für eine Kommunikation von Nutzsignaldaten, sowie von derartigen Meta-Daten, über einen digitalen Datenstrom von dem Vorfeld-Empfänger 201 zu dem Basisband-Prozessor 204 gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorlegenden Erfindung offenbart. Eine derartige Kommunikation sowohl der Nutzsignaldaten als auch der Meta-Daten in einem digitalen Datenstrom über die serielle Datenschnittstelle 209 vermindert das Erfordernis einer separaten Echtzeit-Rückkopplungsschleifen-Kommunikationsschnittstelle, so wie in der konventionellen Architektur 100 der 1.
In 3 wird ein Beispiel der Anordnung von Nutzsignaldaten und Meta-Daten in einem Datenblock gezeigt, der über die serielle Schnittstelle 209 von dem Vorfeld 201 zu dem Basisband-Prozessor 204 gemäß einer gezeigten Ausführungsform kommuniziert/strömt. In diesem Beispiel ist jeder Datenblock, der in dem digitalen Datenstrom über die serielle Datenschnittstelle 209 kommuniziert wird, ein 32-Bit-Datenblock. Weiterhin tragen in diesem Beispiel die ersten 16 Bits des 32-Bit-Datenblocks Nutzsignaldaten, während die letzten 16 Bits des 32-Bit-Datenblocks Meta-Daten tragen. Natürlich können in anderen Ausführungsformen unterschiedliche Datenblockgrößen verwendet werden und/oder eine unterschiedliche Anzahl von Bits (sowie eine Anordnung davon in dem Datenblock) kann zum Kommunizieren von Nutzsignaldaten und Meta-Daten eingesetzt werden.
Ein Gesichtspunkt für die Auswahl der Datenblock-Bit-Größe kann die Speichergröße oder die Speicherart des Eingabepufferspeichers 205 des Basisband-Prozessors 204 sein. Zum Beispiel ist in einer beispielhaften Ausführungsform der Eingabepufferspeicher 205 32-Bit-orientiert und somit passt eine Datenblock-Größe von 32 Bits gut mit einem derartigen Eingabepufferspeicher 205 zusammen. Wenn der Basisband-Prozessor-Eingabepufferspeicher 205 nur 16 Bits breit ist, dann kann es wünschenswert sein, eine 16-Bit-Datenblockgröße zu verwenden.
Außerdem muss die Zuordnung der Bits in dem Datenblock zu Nutzsignaldaten und Meta-Daten nicht halb und halb in jeder gegebenen Implementation sein. Im Allgemeinen ist die minimale Anzahl von Bits, die wünschenswert für ein Tragen von Signaldaten in jedem Datenblock ist (für AM/FM Anwendungen), typischerweise etwa 8 Bits, während ein Minimum von mindestens einem Bit im Allgemeinen für jeden Datenblock für die Meta-Daten (z. B. für mindestens der Anzeige ob der PLL gesperrt ist) wünschenswert ist. In bestimmten Implementierungen kann eine relativ geringe Anzahl von Meta-Daten-Bits (z. B. ein Bit) eingesetzt werden und verschiedene Arten von Meta-Daten-Informationen können logischerweise zusammen in einer UND Verknüpfung in dem Vorfeld-Empfänger angeordnet sein, wobei die Meta-Daten-Bit(s) somit effizient anzeigen können, ob unterschiedliche Arten von Statusinformationen die entsprechenden Nutzsignaldaten in dem Datenblock potentiell als gültig oder unbrauchbar durch den Basisband-Prozessor bewerten.
Somit wird gemäß einer Ausführungsform eine serielle Datenschnittstelle 209 eingesetzt, um Nutzsignaldaten und Meta-Daten (z. B. Statusinformationen) als 16 Bits der Nutzsignaldaten und 16 Bits der Meta-Daten in jedem 32-Bit-Datenblock anzuordnen, wie es in 3 gezeigt wird. Natürlich können andere Kombinationen/Anordnungen gemäß den hier beschriebenen Konzepten eingesetzt werden.
Die 4A–4E zeigen ein weiteres Beispiel für Datenblöcke zum Kommunizieren von Nutzsignaldaten und Meta-Daten über die serielle Schnittstelle 209 von dem Vorfeld-Empfänger 201 zu dem Basisband-Prozessor 204 gemäß einer Ausführungsform. In dem Beispiel der 4A wird eine Reihe von Signalblöcken gezeigt, die von dem Vorfeld-Empfänger 201 zu dem Basisband-Prozessor 204 kommuniziert werden. Wie in dem Beispiel der 3 weist in diesem Beispiel jeder der Datenblöcke 32 Bits mit 16 Bits für Nutzsignaldaten und 16 Bits für Meta-Daten auf. Der Datenblock 0 enthält Nutzsignaldaten für eine erste Probe, Probe N, und erste Meta-Daten, ”Status 0”. Der nächste Datenblock, Datenblock 1, enthält Nutzsignaldaten für eine nächste Probe, Probe N + 1, und zweite Meta-Daten, ”Status 1”. Der nächste Datenblock, Datenblock 2, enthält Nutzsignaldaten für eine nächste Probe, Probe N + 2, und dritte Meta-Daten, ”Status 2”. Der nächste Datenblock, Datenblock 3, enthält Nutzsignaldaten für eine nächste Probe, Probe N + 3, und vierte Meta-Daten, ”Status 3”.
Eine beispielhafte Anordnung der Daten in den Datenblöcken gemäß einer Ausführungsform wird mit einer vergrößerten Darstellung des Datenblockes 2 in 4A gezeigt. In diesem Beispiel ist die Hälfte der Bits von jedem Datenblock (Bits 15:0) für Meta-Daten verwendet, während die andere Hälfte der Bits von jedem Datenblock (Bits 31:16) für das Tragen von Nutzsignaldaten verwendet wird. Wie in der auseinander gezogenen Ansicht des Datenblockes 2 in 4A gezeigt, enthalten Bits 8:0 Bits Vorfeld-Empfänger-Statusinformationen, die von der Probe N vereinnahmt sind. Bits 10:9 stellen einen Statusfeldindikator bereit, und die Bits 15:11 stellen eine Anzeige des Probenstatus dar, die für jede Probe, die in einem entsprechenden Datenbock eingetragen ist, aktualisiert wird (in Bits 31:16). Bits 31:16 werden zum Eintragen der ADC Probe verwendet.
Ein detaillierteres Beispiel der Anordnung von Bits in den Datenblöcken 0–3 ist gemäß einer Ausführungsform in den 4B–4E gezeigt.
Einige Statusinformationen können durch den Vorfeld-Empfänger 201 zur gleichen Zeit wie die Abtastung (Konvertierung des empfangenen analogen RF Signals zu digitalen Daten) gesammelt werden, um zeitsynchrone Informationen des Vorfeld-Empfängers 201 zu erzeugen. Derartige Informationen, die für die zeitsynchrone Kompensation einer zum Beispiel Phasenänderung (Phasenschritt-Dämpfer) für digitale Standards, die eine digitale Modulation wie die QAM verwenden, benötigt werden, können in den Meta-Daten angezeigt werden. Derart schnell sich ändernde Informationen können vollständig in jedem Datenblock für die Signaldaten, die in einem derartigen Datenblock enthalten sind, kommuniziert werden.
In bestimmten Ausführungsformen können Meta-Daten (z. B. Statusinformationen) mit moderater Variation (verglichen zu Frequenzproben oder Nutzsignaldaten-Frequenzen) über mehrere Datenblöcke hinweg multiplext werden, um alle Statusinformationen zu dem Basisband-Prozessor 204 zu übertragen, wie in 4 gezeigt. Durch Multiplexen bestimmter Meta-Daten für die Kommunikation über eine Vielzahl von Datenblöcken, anstelle einer vollständigen Kommunikation der Information in jedem Datenblock, kann eine größere Menge der Bandbreite des Datenblockes in jedem Datenblock für das Tragen von Nutzsignaldaten zur Verfügung stehen.
Beispielsweise wird ein A/D Konverter vorzugsweise in dem Vorfeld-Empfänger implementiert und beispielsweise einmal pro zwei Megahertz eine Probe genommen. Und jeder Probentakt liefert eine Echtzeitstatus-Aktualisierung der bestimmten Information, wie eine Information, die anzeigt, ob der PLL gesperrt ist. Jedoch brauchen alle Meta-Daten-Informationen (z. B. Statusinformationen) nicht zum Beispiel bei jedem zweiten Megahertz aktualisiert zu werden. Zum Beispiel gibt es Typen von Meta-Daten-Informationen, die in einem Bereich von etwa 400 Kilohertz aktualisiert und dann über mehrere Datenblöcke multiplext werden können. Zum Beispiel können bestimmte ”multiplexte” Arten der Mega-Daten-Informationen in einem oder mehreren aus einer Folge von einer Vielzahl von Datenblöcken ausgewählten Datenblöcken kommuniziert werden (z. B. einmal für jeden 4. Datenblock), anstelle vollständig in jedem Datenblock kommuniziert zu werden.
Weil einige der Meta-Daten sich schnell ändern und einige von ihnen sich langsamer ändern, können die sich langsamer ändernden Meta-Daten-Informationen mit mehreren Datenblöcken der Nutzsignaldaten für eine effektives Kommunizieren dieser Informationen an den Basisband-Prozessor, ohne Überlastung des Systems oder ohne ein Verbrauchen unnötiger Bandbreite für Meta-Daten in jedem Datenblock multiplext werden.
Die 4B–4E zeigen Anzeigen eines PLL Sperrens, eines ADC, eines PIN, eines LNA und eines VGA für jede entsprechende Probe, die in den Nutzsignalabschnitten des Datenblockes enthalten ist. Die Bits 10:9 des Statusfeld-Indikators zählt aufwärts von 00 bis 01, dann bis 10 und dann zurück zu 00, um als eine Adresse zum Identifizieren/Zuordnen der nachfolgenden 8 Bits in dem Status Datenblock zu wirken. Zum Beispiel enthält der Datenblock 0 einen Tunerzustand und eine AGC Aktion, der Datenblock 1 enthält einen AGC Pin-Dioden-Gewinn, der Datenblock 2 enthält eine AGC LNA Verstärkung und der Datenblock 3 enthält eine Temperaturdifferenz und eine AGC VGA Verstärkung. Der PIN LNA VGA (Bit 13:11) zeigt an, ob eine Verstärkungsänderung zwischen der Probe N und der Probe N – 1 aufgetreten ist. Ein derartiges Bit (13:11) kann als eine Art Zeitstempel dienen, um zu zeigen, dass eine Verstärkungsänderung zwischen der Probe N und der Probe N – 1 aufgetreten ist. Die Verstärkungsänderung kann in den Vorfeld-Blöcken, z. B. in einem Verstärker mit niedrigem Rauschen (LNA) auftreten.
5 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm für ein Implementieren eines Tuners 203 der 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die beispielhafte Architektur 500 umfasst Verstärker mit niedrigem Rauschen (LNAs) 501 und 502, einen Bandbreitenschalter 503, einen Mixer 504, einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 505, einen Filter 506, variable Verstärker 507 und einen ADC 508. Die RF Eingabesignale werden zuerst verstärkt mit LNAs 501 für FM oder mit 502 für AM. Mit dem Bandbreitenschalter 503 wird das Eingangssignal ausgewählt. Der Bild-Zurückweisungs-Mixer 504, der durch einen PLL 505 angetrieben wird, führt die Runterkonvertierung oder die Raufkonvertierung des Antennensignals bei einer Zwischenfrequenz durch. Die ZF wird durch den Bandpass-Filter 506 gefiltert, um eine steile Selektivität und eine enge Bandbreite vorzusehen. Vor der Quantifizierung wird das gefilterte ZF Signal mit dem VGA 507 verstärkt. Die ADC 508 digitalisiert und filtert das gewonnene ZF Signal.
Einige Blöcke der Signalkette 509 werden durch Steuerleitungen 510 digital gesteuert, z. B. steuert die AGC (automatische Verstärkungssteuerung) die Verstärker 501 502 507, der PLL 505 wird durch den Tuner-Steuerungsantrieb TCE gesteuert, die ADC wird durch die ADC-Steuerung gesteuert. Der Strom, der für jedes Steuersignal an jedem Block anliegt, wird mit den Proben gesammelt und (wie in 3 und 4 gezeigt) in dem Block 209 zusammen mit den Proben angeordnet, und bildet den ADC in dem seriellen Datenstrom 209.
In bestimmten Ausführungsformen werden Daten in digitaler Form durch den ACD 508 und Meta-Daten-Informationen von unterschiedlichen Blöcken innerhalb des Vorfeld-Empfängers 201 generiert. Das bedeutet, die RF Information, die durch eine Kanal/Frequenz empfangen wird, auf die der Vorfeld-Empfänger-Tuner getunt ist, wird durch den ADC 508 digitalisiert, und zu der gleichen Zeit sammelt der Vorfeld-Empfänger 201 Mega-Daten ein, wie zum Beispiel die Statusinformation, ob der Phasenregelkreis (PLL) aktuell gesperrt ist, oder die Stellung der automatischen Verstärkungssteuerung und/oder die Einstellung des Tuner-Steuerungsantriebs. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Tuner-Steuerantrieb in den Vorfeld-Empfänger 201 implementiert und konfiguriert sein, um automatisch zum Beispiel auf den Kanal A zu gehen und ein oder zwei Millisekunden zu warten und dann auf den Kanal B zu gehen und dort ein oder zwei Millisekunden zu warten und dann zu den Kanälen C, D und E zu gehen (und dabei jeweils ein oder zwei Millisekunden zu warten) und dann zurückzukehren zum Kanal A. Wenn so der Basisband-Prozessor einen Befehl zu dem Vorfeld-Empfänger 201 kommuniziert (über den Doppelleitungs-Bus 211), um ein Abtasten der Kanäle A, B, C, D und E durchzuführen, kann der Tuning-Steuerantrieb in Reaktion auf den Befehl automatisch das oben erwähnte Abtasten in dem Vorfeld-Empfänger durchführen. Alle Informationen, die in dem Kanal als Nutzsignaldaten empfangen werden, werden durch die entsprechenden Meta-Daten, die in dem digitalen Datenstrom enthalten sind, angezeigt und über die serielle Datenschnittstelle 209 kommuniziert.
6 zeigt ein beispielhaftes betriebliches Flussdiagramm für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Betriebsblock 601 empfängt der Vorfeld-Empfänger 201 ein RF Signal. In dem Block 602 erzeugt der Vorfeld-Empfänger 201 einen digitalen Datenstrom, der Nutzsignaldaten und Meta-Daten enthält. In dem Block 403 kommuniziert der Vorfeld-Empfänger 201 über die serielle Datenschnittstelle 209 den Datenstrom zu dem Basisband-Prozessor 204.
Wie oben mit den 3 und 4A–4E erörtert, kann der digitale Datenstrom aus Datenblöcken über die serielle Datenschnittstelle kommuniziert werden, wobei jeder Datenblock digitale Nutzsignaldaten und Meta-Daten enthält. Zum Beispiel kann jeder der Datenblöcke eine erste Anzahl von Bits (z. B. Bits 31:16 in den Beispielen der 4A–4E) zum Tragen digitaler Nutzsignaldaten aufweisen und eine zweite Anzahl von Bits (z. B. Bits 15:0 in den Beispielen der 4A–4E) zum Tragen von Mega-Daten.
Wie ebenfalls oben mit den 4A–4E erörtert, kann in bestimmten Ausführungsformen ein Abschnitt der Meta-Daten über eine Vielzahl von Datenblöcken multiplext werden. Zum Beispiel können bestimmte Meta-Daten, die sich relativ langsam ändern (z. B. verglichen mit Nutzsignaldaten) wie Verstärkungsinformationen und/oder Temperaturindex-Informationen von dem Vorfeld-Empfänger, zum Kommunizieren über eine Vielzahl von unterschiedlichen Datenblöcken aufgeteilt werden, anstelle vollständig in einem einzigen Datenblock kommuniziert zu werden. Zusätzlich kann in bestimmten Ausführungsformen ein Abschnitt der Meta-Daten vollständig in jedem Datenblock kommuniziert werden. Zum Beispiel können bestimmte Mega-Daten, die sich relativ schnell ändern, so wie die Informationen bezogen auf das Sperren des PLL und/oder eine analoge-zu-digitale Konvertierung (ADC) vollständig in jedem Datenblock kommuniziert werden, um vollständig bestimmte Informationen (z. B. Statusinformationen) über die Gültigkeit oder die Benutzbarkeit von Nutzsignaldaten, die in dem Datenblock enthalten sind, zu kommunizieren.
In bestimmten Ausführungsformen verwaltet der Basisband-Prozessor 204 seine Verarbeitung der Nutzsignaldaten basierend auf mindestens einem Teil der Meta-Daten, wie es in dem Betriebsblock 604 gezeigt wird. Zum Beispiel wie oben mit dem beispielhaften Zeitdiagramm 220 der 2 erörtert, kann der Basisband-Prozessor die Audioausgabe abschalten und/oder Aktionen ergreifen zum Verwalten und Steuern seiner Verarbeitung der Nutzsignaldaten basierend zumindest zum Teil auf korrespondierende Meta-Daten, die für die Nutzsignaldaten empfangen wurden.
Obgleich die vorliegenden Lehren und ihre Vorteile im Detail beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass unterschiedliche Änderungen, Substitutionen und Wandlungen hier gemacht werden können, ohne die Technologie und die Lehren, wie sie durch die anhängenden Ansprüche definiert sind, zu verlassen. Darüber hinaus ist es nicht beabsichtigt, den Rahmen der vorliegenden Anmeldung auf die besonderen Aspekte der Prozess, Maschinen und Fertigungen, Kompositionen der Gegenstände, Mittel, Methoden und Schritte, die in der Spezifikation beschrieben werden, zu begrenzen. Wie der Fachmann bereits von der Offenbarung, den Prozessen, den Maschinen, der Fertigung, den Kompositionen der Gegenstände, Mittel, Methoden und Schritte, die gegenwärtig existieren oder später entwickelt werden, erkennen kann, dass sie im Wesentlichen die gleichen Funktionen oder im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie die entsprechenden Aspekte, die hierin beschrieben werden, erzielt und genutzt werden können gemäß den vorliegenden Lehren. Folglich ist beabsichtigt, dass die anhängenden Ansprüche bereits innerhalb ihres Rahmens derartige Prozesse, Maschinen, Fertigungen, Kompositionen der Gegenstände, Mittel, Methoden oder Schritte enthalten.

Claims

Funksystem umfassend: – einen Vorfeld-Empfänger zum Empfangen eines Funkfrequenz-(RF)Signals und Konvertieren des RF Signals in ein digitales Nutzsignal; – einen Basisband-Prozessor zum Verarbeiten des digitalen Nutzsignals; und – eine serielle Datenschnittstelle, über die das Vorfeld das digitale Nutzsignal und Meta-Daten zu dem Basisband-Prozessor kommuniziert.
Funksystem nach Anspruch 1, wobei der Basisband-Prozessor einen digitalen Signalprozessor umfasst.
Funksystem nach Anspruch 1, wobei der Vorfeld-Empfänger konfiguriert ist, um einen digitalen Datenstrom zu erzeugen, der das digitale Nutzsignal und die Meta-Daten enthält.
Funksystem nach Anspruch 3, wobei der Vorfeld-Empfänger konfiguriert ist, um den digitalen Datenstrom über die serielle Datenschnittstelle zu dem Basisband-Prozessor zu kommunizieren.
Funksystem nach Anspruch 4, wobei der Vorfeld-Empfänger konfiguriert ist, um Datenblöcke über die serielle Datenschnittstelle zu kommunizieren, wobei die Datenblöcke jeweils das digitale Nutzsignal und die Meta-Daten umfassen.
Funksystem nach Anspruch 5, wobei jeder der Datenblöcke eine erste Anzahl von Bits für das digitale Nutzsignal und eine zweite Anzahl von Bits für die Meta-Daten aufweist, wobei die erste Anzahl und die zweite Anzahl jeweils mindestens eins ist.
Funksystem nach Anspruch 6, wobei jeder der Datenblöcke 32 Bits aufweist, und wobei die erste Anzahl der Bits 16 ist und die zweite Anzahl der Bits 16 ist.
Funksystem nach Anspruch 5, wobei der Vorfeld-Empfänger konfiguriert ist, um bestimmte Meta-Daten für entsprechende digitale Nutzsignaldaten zu generieren und bestimmte Meta-Daten über eine Vielzahl von Datenblöcken zu multiplexen.
Funksystem nach Anspruch 8, wobei die bestimmten Meta-Daten mindestens eine Verstärkungsinformation und einen Temperaturindex für den Vorfeld-Empfänger enthalten.
Funksystem nach Anspruch 8, wobei der Vorfeld-Empfänger weiterhin konfiguriert ist, um bestimmte andere Meta-Daten für entsprechende digitale Nutzsignaldaten zu generieren und diese bestimmten anderen in jedem der Vielzahl der Datenblöcke zu kommunizieren.
Funksystem nach Anspruch 10, wobei die bestimmten anderen Meta-Daten mindestens eine der Informationen aufweisen, die anzeigen, ob ein Phasenregelkreis (PLL) gesperrt war, und Informationen, die anzeigen, ob ein Fehler in der analog-zu-digitalen Konvertierung (ADC) aufgetreten ist.
Funksystem nach Anspruch 4, wobei der Basisband-Prozessor konfiguriert ist, um ein Verarbeiten der digitalen Nutzsignaldaten basierend auf mindestens einem Teil der Meta-Daten zu verwalten.
Funksystem nach Anspruch 1, wobei die Meta-Daten Informationen umfassen, die anzeigen, ob ein entsprechendes digitales Nutzsignal, das über die serielle Datenschnittstelle kommuniziert wurde, gültig ist.
Funksystem nach Anspruch 1, wobei die Meta-Daten mindestens eine der nachfolgenden Informationen aufweisen: Informationen, die anzeigen, ob ein Phasenregelkreis (PLL) während der Abtastung durch den Vorfeld-Empfänger gesperrt war, Informationen, die anzeigen, ob die analog-zu-digitale Konvertierung, die durch den Vorfeld-Empfänger durchgeführt wurde, fehlerfrei ist, Informationen, die eine Vorfeld-Empfänger-Verstärkung anzeigen, Informationen, die eine Temperatur des Vorfeld-Empfängers anzeigen und Informationen, die einen Zustand des Tunens durch den Vorfeld-Empfänger anzeigen.
Verfahren umfassend: – Empfangen eines Funksignals (RF) an einem Vorfeld-Empfänger; – Erzeugen eines digitalen Datenstroms, der Nutzsignaldaten und Meta-Daten aufweist, an dem Vorfeld-Empfänger; und – Kommunizieren des digitalen Datenstroms über eine serielle Datenschnittstelle von dem Vorfeld-Empfänger zu einem Basisband-Prozessor.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kommunizieren umfasst: Kommunizieren von Datenblöcken über die serielle Datenschnittstelle, wobei die Datenblöcke jeweils das digitale Nutzsignal und die Meta-Daten umfassen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei jeder der Datenblöcke eine erste Anzahl von Bits für das digitale Nutzsignal und eine zweite Anzahl von Bits für die Meta-Daten aufweist, und wobei die erste Anzahl und die zweite Anzahl jeweils mindestens eins ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Erzeugen umfasst: Multiplexen eines Abschnitts der Meta-Daten über eine Vielzahl von Datenblöcken.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Abschnitt der Meta-Daten mindestens eine Verstärkungsinformation und einen Temperaturindex des Vorfeld-Empfängers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Erzeugen umfasst: Erzeugen eines anderen Abschnitts der Meta-Daten, der vollständig in jedem der Vielzahl der Datenblöcke enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der andere Abschnitt der Meta-Daten mindestens eine der Informationen umfasst, die anzeigt, ob ein Phasenregelkreis (PLL) gesperrt war, und Informationen, die anzeigen, ob ein Fehler bei der analog-zu-digitalen Konvertierung (ADC) aufgetreten ist.
Verfahren nach Anspruch 15 weiterhin umfassend: Verwalten des Verarbeitens von den Nutzsignaldaten basierend auf mindestens einem Teil der Meta-Daten durch den Basisband-Prozessor.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Meta-Daten Informationen umfassen, die anzeigen, ob die entsprechenden Nutzsignaldaten in dem digitalen Datenstrom gültig sind.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Meta-Daten mindestens eine der folgenden Informationen aufweisen: Informationen, die anzeigen, ob ein Phasenregelkreis (PLL) gesperrt war während des Abtastens des Vorfeld-Empfängers, Informationen, die anzeigen, ob die analog-zu-digitale Konvertierung, die von dem Vorfeld-Empfänger durchgeführt wurde, fehlerfrei ist, Informationen, welche die Verstärkung des Vorfeld-Empfängers anzeigen, Informationen, welche die Temperatur des Vorfeld-Empfängers anzeigen, und Informationen, welche einen Zustand des Tunens durch den Vorfeld-Empfänger anzeigen.
Funksystem umfassend: einen Vorfeld-Empfänger, wobei der Vorfeld-Empfänger konfiguriert ist, um ein Funkfrequenz-(RF)Signal zu empfangen; einen digitalen Datenstrom zu erzeugen, der Nutzsignaldaten und Meta-Daten aufweist; und einen digitalen Datenstrom über eine serielle Datenschnittstelle auszugeben.
Funksystem nach Anspruch 25, wobei der Vorfeld-Empfänger umfasst: – Mittel zum Empfangen des RF Signals; – Mittel zum Erzeugen des digitalen Datenstroms, der die Nutzsignaldaten und die Meta-Daten enthält; und – Mittel zum Ausgeben des digitalen Datenstroms über die serielle Datenschnittstelle.
Funksystem nach Anspruch 25, wobei die serielle Datenschnittstelle kommunikativ von dem Vorfeld-Empfänger zu dem Basisband-Prozessor gekoppelt ist.
Funksystem nach Anspruch 25, wobei die Meta-Daten Informationen umfassen, die anzeigen, ob entsprechende Nutzsignaldaten in dem digitalen Datenstrom gültig sind.