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Die Erfindung betrifft eine Rundfunkempfangseinrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten eines Rundfunksignals, wobei das Rundfunksignal in ein digitales Datensignal umgewandelt wird.
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Eine Rundfunkempfangseinrichtung, die ein Rundfunksignal in ein digitales Datensignal umwandelt und verarbeitet, weist eine Antenne zum Empfangen des analogen Rundfunksignals und einen Analog-Digital-Umsetzer zum Umwandeln des Rundfunksignals in das digitale Datensignal auf. Das Datensignal wird beispielsweise mittels Software verarbeitet (SDR, engl. Software defined radio).
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Das empfangene Rundfunksignal wird vor der Digitalisierung in der Regel analog vorgefiltert, um die Bandbreite auf einen Frequenzbereich um eine gewünschte Empfangsfrequenz zu begrenzen. Häufig werden die Frequenzen des Rundfunksignals vor der Digitalisierung in einen Zwischenfrequenzbereich herabgesetzt, weil die tieferen Frequenzen gemäß dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem aufgrund der resultierenden geringeren Bandbreite eine geringere Abtastfrequenz zum Digitalisieren des Rundfunksignals ermöglichen. Das Zwischenfrequenzsignal wird vor der Digitalisierung häufig verstärkt.
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Als digitales Datensignal wird oft ein so genanntes I/Q-Signal mit einer I-Komponente (engl. in-phase component) und einer Q-Komponente (engl. quadrature component) erzeugt. Das I/Q-Signal lässt sich als komplexes Signal mit der I-Komponente als Realteil und der Q-Komponente als Imaginärteil darstellen. Das I/Q-Signal weist Informationen sowohl über die Amplitudengröße als auch über die Phasenlage des analogen Signals auf.
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DE 103 17 701 B4 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung von Filterkoeffizienten für Digitalfilter mit veränderlicher Bandbreite, bei dem Indexwerte eines Bandbreitenpositionsindexes als Reaktion auf eine Qualitätsbewertung festgelegt werden, die sich auf eine Signalstörung oder eine schwache Signalbedingung bezieht.
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Ferner beschreibt
EP 2 928 094 A1 eine Empfangseinrichtung zum Bereitstellen von Information, die mit empfangenen Rundfunksignalen assoziiert ist, wobei ein Audioinhaltserkennungsprozess ausgeführt wird und Analysedaten bereitgestellt werden, die den Audioinhalt von Audiosignal-Samples anzeigen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rundfunkempfangseinrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten eines digitalisierten Rundfunksignals anzugeben, die hinsichtlich einer Bandbreitenregelung des digitalisierten Rundfunksignals verbessert sind.
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Die Aufgabe wird mit einer erfindungsgemäßen Rundfunkempfangseinrichtung gelöst. Die Rundfunkempfangseinrichtung weist folgende Bestandteile auf:
- - eine Empfangseinheit, die zum Empfangen eines Rundfunksignals und Umwandeln des empfangenen Rundfunksignals in ein digitales Datensignal eingerichtet ist,
- - eine Bandbreitenfiltereinheit, die zum Filtern des Datensignals mit einer variablen Filterungsbandbreite eingerichtet ist,
- - eine Demodulationseinheit, die zum Demodulieren des gefilterten Datensignals eingerichtet ist,
- - eine Signalinhaltsanalyseeinheit, die zum Bestimmen eines Signalinhalts des demodulierten Datensignals eingerichtet ist,
- - eine Signalqualitätsanalyseeinheit, die zum Bestimmen einer Signalqualität des Datensignals eingerichtet ist, und
- - eine Bandbreitenregelungseinheit, die zum Regeln der Filterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität eingerichtet ist.
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Die Empfangseinheit weist eine Antenne zum Empfangen des analogen Rundfunksignals und einen Analog-Digital-Umsetzer zum Umwandeln des Rundfunksignals in das digitale Datensignal auf. Als digitales Datensignal wird von dem Analog-Digital-Umsetzer beispielsweise ein I/Q-Signal erzeugt.
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Ferner kann die Empfangseinheit einen analogen Vorfilter aufweisen, um die Bandbreite des Rundfunksignals vor dessen Digitalisierung auf einen Frequenzbereich um eine gewünschte Empfangsfrequenz zu begrenzen. Außerdem kann die Empfangseinheit einen Mischer aufweisen, um die Frequenzen des Rundfunksignals vor dessen Digitalisierung in einen Zwischenfrequenzbereich herabzusetzen. Des Weiteren kann die Empfangseinheit einen Signalverstärker aufweisen, mit dem das Rundfunksignal vor seiner Digitalisierung verstärkt werden kann, beispielsweise nach dem Herabsetzen der Frequenzen in den Zwischenfrequenzbereich.
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Die variable Filterungsbandbreite der Bandbreitenfiltereinheit ermöglicht, die Filterungsbandbreite dem jeweiligen Rundfunksignal und dessen Signalqualität und Signalinhalt anzupassen.
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Die Demodulationseinheit ermöglicht, die Frequenzmodulation des gefilterten Datensignals rückgängig zu machen und dadurch aus dem gefilterten Datensignal ein Nutzsignal zu extrahieren.
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Die Signalinhaltsanalyseeinheit ermöglicht, einen Signalinhalt des Datensignals zu bestimmen und mittels der Bandbreitenregelungseinheit zur Anpassung der Filterungsbandbreite zu verwenden.
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Die Signalqualitätsanalyseeinheit ermöglicht, eine Signalqualität des Datensignals zu bestimmen und mittels der Bandbreitenregelungseinheit zur Anpassung der Filterungsbandbreite an die Signalqualität zu verwenden. Die Signalqualitätsanalyseeinheit wertet zu diesem Zweck wenigstens einen Parameter der Signalqualität des Datensignals wie eine Signalstärke, ein Signal-Rausch-Verhältnis und/oder eine Verzerrung des Datensignals aus.
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Die Bandbreitenregelungseinheit ermöglicht, die Filterungsbandbreite dem Signalinhalt und der Signalqualität anzupassen. Dazu ist die Bandbreitenregelungseinheit mit der Bandbreitenfiltereinheit, der Signalinhaltsanalyseeinheit und der Signalqualitätsanalyseeinheit verbunden.
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Wenn die Signalqualität des Datensignals abnimmt, kann mittels der Bandbreitenregelungseinheit die Filterungsbandbreite reduziert werden, um eine Beeinträchtigung der Wiedergabequalität des Rundfunksignals durch Störungen zu verringern. Ferner kann mittels der Bandbreitenregelungseinheit die Filterungsbandbreite geändert werden, wenn der Signalinhalt des Datensignals das erfordert, um eine gute Wiedergabequalität zu erzielen. Weiterhin kann mittels der Bandbreitenregelungseinheit die Filterungsbandbreite erhöht werden, wenn die Signalqualität und der Signalinhalt des Datensignals dies ohne wesentliche Wiedergabequalitätseinbuße erlauben.
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Eine Ausführungsform der Rundfunkempfangseinrichtung sieht vor, dass die Signalinhaltsanalyseeinheit dazu eingerichtet ist, festzustellen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist.
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Das ermöglicht, die zum Filtern des Datensignals verwendete Filterungsbandbreite davon abhängig zu machen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass für Sprachinhalte und Musikinhalte die Verwendung unterschiedlicher Filterungsbandbreiten vorteilhaft sein kann. Dies ist darin begründet, dass Musikinhalte vorzugsweise stereofon wiedergegeben werden, während die stereofone Wiedergabe reiner Sprachinhalte in der Regel nicht erforderlich ist.
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Sprachinhalte werden meist nicht stereofon übermittelt, da die Sprachinhalte mittels nur eines Mikrofons aufgenommen werden. Selbst wenn Sprachinhalte stereofon aufgenommen und übertragen werden, ist eine stereofone Wiedergabe in der Regel für das Verständnis der Sprachinhalte meist nicht notwendig.
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Da eine stereofone Wiedergabe eine höhere Filterungsbandbreite als eine monofone Wiedergabe erfordert, reicht für die Verarbeitung eines Datensignals mit einem Sprachinhalt in der Regel eine kleinere Filterungsbandbreite aus, als für die Verarbeitung eines Datensignals mit einem Musikinhalt. Die Verwendung einer kleineren Filterungsbandbreite für einen Sprachinhalt hat insbesondere den Vorteil, dass das Datensignal dadurch weniger durch Empfangsstörungen beeinträchtigt wird, die sich negativ auf die Verständlichkeit des Sprachinhalts auswirken. Somit kann die Verständlichkeit des wiedergegebenen Sprachinhalts verbessert werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Rundfunkempfangseinrichtung sieht vor, dass die Bandbreitenfiltereinheit mehrere Bandbreitenfilter mit voneinander verschiedenen Filterungsbandbreiten oder einen Bandbreitenfilter mit einer variablen Filterungsbandbreite aufweist.
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Das ermöglicht, die Filterungsbandbreite durch die Auswahl eines Bandbreitenfilters oder durch Änderung der Filterungsbandbreite einzustellen. Die Filterungsbandbreite lässt sich dadurch an die Signalqualität und den Signalinhalt anpassen.
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Die Aufgabe wird ferner mit einem Verfahren zum Verarbeiten eines Rundfunksignals mittels einer Rundfunkempfangseinrichtung gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- - Empfangen des Rundfunksignals,
- - Umwandeln des empfangenen Rundfunksignals in ein digitales Datensignal,
- - Filtern des Datensignals mit einer variablen Filterungsbandbreite,
- - Demodulieren des gefilterten Datensignals,
- - Bestimmen eines Signalinhalts des demodulierten Datensignals,
- - Bestimmen einer Signalqualität des Datensignals und
- - Regeln der Filterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, ein Rundfunksignal in ein digitales Datensignal umzuwandeln und das Datensignal mit einer Filterungsbandbreite zu filtern, die dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals angepasst wird. Hinsichtlich der Vorteile der Anpassung wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Bestimmen des Signalinhalts des Datensignals festgestellt, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist.
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Das ermöglicht, die zum Filtern des Datensignals verwendete Filterungsbandbreite davon abhängig zu machen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist. Hinsichtlich der daraus resultierenden Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Feststellen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist, eine Support Vector Machine verwendet, die auf einer durchschnittlichen Tonlagendichte und einer relativen tonalen Energiedichte basiert.
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Als „Support Vector Machine“ wird ein Mustererkennungsverfahren bezeichnet, bei dem Objekte Objektklassen zugeordnet werden. Die Objekte werden durch Objektpunkte eines Objektraumes repräsentiert. Die Objektklassen werden durch Teilräume des Objektraums repräsentiert, die voneinander durch Trennflächen in dem Objektraum getrennt sind. Ein Objekt wird derjenigen Objektklasse zugeordnet, in deren Teilraum der das Objekt repräsentierende Objektpunkt liegt. Die Lage der Trennflächen wird durch Trainingsobjekte bestimmt, deren Zuordnung zu einer Objektklasse jeweils bekannt ist und die zum Trainieren der Support Vector Machine verwendet werden.
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Die Objekte der Support Vector Machine sind die Datensignale. Der Objektpunkt eines Datensignals wird durch eine durchschnittliche Tonlagendichte (APD, engl. average pitch density) des Datensignals und eine relative tonale Energiedichte (RTPD, engl. relative tonal power densitiy) des Datensignals definiert. Mit anderen Worten bilden die durchschnittliche Tonlagendichte und die relative tonale Energiedichte Koordinaten des Objektraumes. Die Support Vector Machine definiert anhand der durchschnittlichen Tonlagendichten und der relativen tonalen Energiedichten von Trainings-Datensignalen zwei jeweils eine Objektklasse repräsentierende Teilräume des Objektraumes, um festzustellen, ob ein Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist. Eine erste Objektklasse wird durch Trainings-Datensignale definiert, die jeweils einen Sprachinhalt aufweisen, und die zweite Objektklasse wird durch Trainings-Datensignale definiert, die jeweils einen Musikinhalt aufweisen.
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Die durchschnittliche Tonlagendichte ist ein Unterscheidungskriterium, das auf die tonalen Charakteristiken von Sprache und Musik zielt, um Sprachinhalte und Musikinhalte voneinander zu unterscheiden. Die relative tonale Energiedichte zielt insbesondere auf die Eigenschaften von Schlaginstrumenten. Die Unterscheidung zwischen Sprache und Musik auf der Grundlage der durchschnittlichen Tonlagendichte und der relativen tonalen Energiedichte wird beispielsweise in Zhong-Hua Fu et al: Noise robust features for speech/music discrimination in real-time telecommunication, Proc. IEEE ICME'09, New York, USA, S. 574-577, Juni-Juli 2009, DOI: 10.1109/ICME.2009.5202561 diskutiert.
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Folglich werden die durchschnittliche Tonlagendichte und die relative tonale Energiedichte des Datensignals bestimmt und daraus mittels der Support Vector Machine ermittelt, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist.
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Die durchschnittliche Tonlagendichte und die relative tonale Energiedichte sind besonders geeignete Unterscheidungskriterien, um Sprachinhalte und Musikinhalte voneinander zu unterscheiden, da ihre Bestimmung relativ wenig Rechenzeit erfordert und dadurch eine echtzeitfähige Unterscheidung ermöglicht. Ferner ist die Unterscheidung zwischen Sprachinhalten und Musikinhalten anhand der durchschnittlichen Tonlagendichte und der relativen tonalen Energiedichte weitgehend unempfindlich gegenüber Rauschen und Störungen des Datensignals und ermöglicht eine hohe Trefferquote, das heißt eine zuverlässige Unterscheidung zwischen Sprachinhalten und Musikinhalten.
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Alternativ zu der Support Vector Machine kann zum Feststellen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist, ein anderes Verfahren verwendet werden, zum Beispiel ein Gaußsches Mixturverfahren.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Sprachinhalt aufweist, eine kleinere Filterungsbandbreite eingestellt, als wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Musikinhalt aufweist.
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Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass die Übertragung und Ausgabe eines Sprachinhaltes mit einer ausreichenden Qualität in der Regel eine kleinere Filterungsbandbreite erfordert als die Übertragung und Ausgabe eines Musikinhaltes. Wie oben dargelegt, wird ein Sprachinhalt oft als Monosignal aufgenommen und übertragen. Außerdem braucht ein Sprachinhalt, selbst wenn er stereofon aufgenommen und übertragen wurde, normalerweise nur monofon ausgegeben werden. Dagegen wird ein Musikinhalt in der Regel stereofon ausgegeben und erfordert daher eine höhere Filterungsbandbreite als ein Sprachinhalt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Sprachinhalt aufweist, eine Filterungsbandbreite eingestellt, mit der ein Frequenzbereich der Differenzkomponente des Rundfunksignals unterdrückt wird.
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Üblicherweise wird ein Rundfunksignal als ein MS(engl. mid/side)-Signal übertragen, das eine Summenkomponente und eine Differenzkomponente aufweist. Die Summenkomponente wird aus der Summe eines Rechtskanalsignals und eines Linkskanalsignals gebildet. Die Differenzkomponente wird aus der Differenz des Linkskanalsignals und des Rechtskanalsignals gebildet. Die Summenkomponente und die Differenzkomponente werden in verschiedenen Frequenzbereichen übertragen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird vorzugsweise eine Filterungsbandbreite eingestellt, die den Frequenzbereich der Differenzkomponente unterdrückt, wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Sprachinhalt aufweist. Dadurch werden in diesem Frequenzbereich auftretende Störungen unterdrückt und somit wird die Störanfälligkeit des Rundfunksignals reduziert.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Bestimmen des Signalinhalts RDS-Daten ausgewertet.
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RDS(engl. radio data system)-Daten sind Zusatzdaten, die mit dem Rundfunksignal übermittelt werden können. Die Auswertung der RDS-Daten bei der Bestimmung des Signalinhalts ermöglicht die Einbeziehung der RDS-Daten beim Regeln der Filterungsbandbreite. Beispielsweise können RDS-Daten ein TP(engl. traffic programme)-Signal aufweisen, mit dem die Übertragung von Verkehrsinformationen, beispielsweise über Staus oder Gefahren, über Verkehrsfunk angekündigt wird. Derartige RDS-Daten können zusätzlich verwendet werden, um zu erkennen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Signalqualität anhand einer Signalstärke, eines Signal-Rausch-Verhältnisses und/oder einer Verzerrung des Datensignals bestimmt.
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Damit wird berücksichtigt, dass die Signalqualität des Datensignals maßgeblich von einer Signalstärke, von einem Signal-Rausch-Verhältnis und von einer Verzerrung durch einen Mehrwegeempfang und/oder durch Einstreuungen benachbarter Rundfunksignale abhängt.
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Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm einer Rundfunkempfangseinrichtung gemäß der Erfindung und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verarbeiten eines Rundfunksignals.
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1 zeigt ein Blockdiagramm einer Rundfunkempfangseinrichtung 100 gemäß der Erfindung. Die Rundfunkempfangseinrichtung 100 weist eine Empfangseinheit 102, eine Bandbreitenfiltereinheit 104, eine Demodulationseinheit 106, eine Stereodecodereinheit 108, eine Signalinhaltsanalyseeinheit 110, eine Signalqualitätsanalyseeinheit 114 und eine Bandbreitenregelungseinheit 112 auf.
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Die Empfangseinheit 102 ist zum Empfangen eines Rundfunksignals und Umwandeln des empfangenen Rundfunksignals in ein digitales Datensignal eingerichtet. Dazu weist die Empfangseinheit 102 eine Antenne zum Empfangen des analogen Rundfunksignals und einen Analog-Digital-Umsetzer zum Umwandeln des Rundfunksignals in das digitale Datensignal auf. Ferner kann die Empfangseinheit 102 einen analogen Vorfilter aufweisen, um die Bandbreite des Rundfunksignals vor dessen Digitalisierung auf einen Frequenzbereich um eine gewünschte Empfangsfrequenz zu begrenzen. Außerdem kann die Empfangseinheit 102 einen Mischer aufweisen, um die Frequenzen des Rundfunksignals vor dessen Digitalisierung in einen Zwischenfrequenzbereich herabzusetzen. Des Weiteren kann die Empfangseinheit 102 einen Signalverstärker aufweisen, mittels dem das Rundfunksignal vor seiner Digitalisierung und gegebenenfalls nach dem Herabsetzen seiner Frequenzen in den Zwischenfrequenzbereich verstärkt werden kann.
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Als digitales Datensignal wird von dem Analog-Digital-Umsetzer beispielsweise ein I/Q-Signal erzeugt.
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Die Bandbreitenfiltereinheit 104 ist zum Filtern des Datensignals mit einer variablen Filterungsbandbreite eingerichtet. Dazu weist die Bandbreitenfiltereinheit 104 beispielsweise mehrere Bandbreitenfilter mit voneinander verschiedenen Filterungsbandbreiten oder einen Bandbreitenfilter mit einer variablen Filterungsbandbreite auf.
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Die Demodulationseinheit 106 ist zum Demodulieren des gefilterten Datensignals eingerichtet. Dazu macht die Demodulationseinheit 106 die Frequenzmodulation in dem Datensignal rückgängig und erzeugt ein demoduliertes Multiplexsignal.
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Die Stereodecodereinheit 108 ist dazu ausgebildet, aus dem Multiplexsignal einen Pilotton zu extrahieren und aus dem Multiplexsignal unter Verwendung des Pilottons ein Stereo-Audiosignal zu erzeugen. Das Stereo-Audiosignal kann an einen Benutzer der Rundfunkempfangseinrichtung 100 ausgegeben werden.
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Die Signalinhaltsanalyseeinheit 110 ist zum Bestimmen eines Signalinhalts des Datensignals eingerichtet. Insbesondere ist die Signalinhaltsanalyseeinheit 110 dafür vorgesehen, festzustellen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist. Dazu werden von der Signalinhaltsanalyseeinheit 110 beispielsweise eine durchschnittliche Tonlagendichte (APD, engl. average pitch density) und eine relative tonale Energiedichte (RTPD, engl. relative tonal power densitiy) des Datensignals bestimmt und verwendet.
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Zu diesem Zweck weist die Signalinhaltsanalyseeinheit 110 beispielsweise eine Support Vector Machine auf, die auf der durchschnittlichen Tonlagendichte und der relativen tonalen Energiedichte basiert. Mit anderen Worten bilden die durchschnittliche Tonlagendichte und die relative tonale Energiedichte Koordinaten eines Objektraumes der Support Vector Machine. Die Support Vector Machine ist trainiert, anhand der durchschnittlichen Tonlagendichte und der relativen tonalen Energiedichte des Datensignals festzustellen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist. Dazu ordnet die Support Vector Machine das Datensignal einer von zwei Objektklassen zu, wobei eine erste Objektklasse Datensignale aufweist, die jeweils einen Sprachinhalt aufweisen, und die zweite Objektklasse Datensignale aufweist, die jeweils einen Musikinhalt aufweisen.
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Die durchschnittliche Tonlagendichte und die relative tonale Energiedichte des Datensignals können mit relativ geringem Rechenaufwand bestimmt werden und ermöglichen daher eine echtzeitfähige Unterscheidung zwischen Sprachinhalten und Musikinhalten. Die Unterscheidung zwischen Sprachinhalten und Musikinhalten anhand der durchschnittlichen Tonlagendichte und der relativen tonalen Energiedichte ist ferner weitgehend unempfindlich gegenüber Rauschen und Störungen des Datensignals und ermöglicht eine hohe Trefferquote, das heißt eine zuverlässige Unterscheidung zwischen Sprachinhalten und Musikinhalten. Daher sind die durchschnittliche Tonlagendichte und die relative tonale Energiedichte des Datensignals besonders geeignete Unterscheidungskriterien, um einen Sprachinhalt und einen Musikinhalt voneinander zu unterscheiden.
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Die Signalqualitätsanalyseeinheit 114 ist zum Bestimmen einer Signalqualität des Datensignals vorgesehen. Beispielsweise ist die Signalqualitätsanalyseeinheit 114 eingerichtet, die Signalqualität des Datensignals anhand einer Signalstärke, eines Signal-Rausch-Verhältnisses und/oder einer Verzerrung des Datensignals zu bestimmen.
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Die Bandbreitenregelungseinheit 112 ist zum Regeln der Filterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals eingerichtet. Dazu ist die Bandbreitenregelungseinheit 112 mit der Bandbreitenfiltereinheit 104, der Signalinhaltsanalyseeinheit 110 und der Signalqualitätsanalyseeinheit 114 verbunden. Die Bandbreitenregelungseinheit 112 steuert die Bandbreitenfiltereinheit 104 in Abhängigkeit von dem von der Signalinhaltsanalyseeinheit 110 bestimmten Signalinhalt und von der von der Signalqualitätsanalyseeinheit 114 bestimmten Signalqualität, um die Filterungsbandbreite dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals anzupassen.
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Wenn die Bandbreitenfiltereinheit 104 beispielsweise mehrere Bandbreitenfilter mit voneinander verschiedenen Filterungsbandbreiten aufweist, wird einer der Bandbreitenfilter von der Bandbreitenregelungseinheit 112 in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals ausgewählt. Wenn die Bandbreitenfiltereinheit 104 einen Bandbreitenfilter mit einer variablen Filterungsbandbreite aufweist, wird die Filterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals eingestellt.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm 200 eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verarbeiten eines Rundfunksignals. Das Verfahren wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Rundfunkempfangseinrichtung 100 ausgeführt, die Bezug nehmend auf 1 beschrieben wurde.
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Bei einem ersten Verfahrensschritt 201 wird das Rundfunksignal mittels der Empfangseinheit 102 empfangen.
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Bei einem zweiten Verfahrensschritt 202 wird das empfangene Rundfunksignal mittels der Empfangseinheit 102 in ein digitales Datensignal umgewandelt Beispielsweise wird aus dem empfangenen Rundfunksignal als digitales Datensignal ein I/Q Signal mit einer I-Komponente und einer Q-Komponente erzeugt.
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Bei einem dritten Verfahrensschritt 203 wird das Datensignal mittels der Bandbreitenfiltereinheit 104 mit einer bestimmten Filterungsbandbreite gefiltert. Wenn die Bandbreitenfiltereinheit 104 mehrere Bandbreitenfilter mit voneinander verschiedenen Filterungsbandbreiten aufweist, wird einer dieser Bandbreitenfilter zur Filterung des Datensignals verwendet. Wenn die Bandbreitenfiltereinheit 104 einen Bandbreitenfilter mit einer variablen Filterungsbandbreite aufweist, wird die Filterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals eingestellt.
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Bei einem vierten Verfahrensschritt 204 wird das gefilterte Datensignal mittels der Demodulationseinheit 106 demoduliert. Dabei wird die Frequenzmodulation des Datensignals rückgängig gemacht und ein demoduliertes Multiplexsignal erzeugt.
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Bei einem fünften Verfahrensschritt 205 wird mittels der Stereodecodereinheit 108 aus dem Multiplexsignal ein Pilotton extrahiert und aus dem Multiplexsignal wird unter Verwendung des Pilottons ein Stereo-Audiosignal erzeugt. Das Stereo-Audiosignal kann an einen Benutzer der Rundfunkempfangseinrichtung ausgegeben werden.
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Bei einem sechsten Verfahrensschritt 206 wird mittels der Signalinhaltsanalyseeinheit 110 ein Signalinhalt des Datensignals bestimmt. Dabei wird insbesondere festgestellt, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist. Dazu werden beispielsweise eine durchschnittliche Tonlagendichte und eine relative tonale Energiedichte des Datensignals verwendet.
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Um anhand der durchschnittlichen Tonlagendichte und der relativen tonalen Energiedichte des Datensignals festzustellen, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist, wird beispielsweise eine Support Vector Machine verwendet, die zur Unterscheidung eines Sprachinhalts und eines Musikinhalts anhand der durchschnittlichen Tonlagendichten und der relativen tonalen Energiedichten von Trainings-Datensignalen mit bekannten Signalinhalten trainiert wurde. Die Support Vector Machine teilt einen Objektraum, dessen Objektpunkte jeweils durch eine durchschnittliche Tonlagendichte und eine relative tonale Energiedichte definiert werden, in zwei Teilräume, die jeweils eine Objektklasse repräsentieren. Eine erste Objektklasse wird durch einen ersten Teilraum des Objektraumes repräsentiert, der Objektpunkte von Trainings-Datensignalen aufweist, die jeweils einen Sprachinhalt aufweisen. Die zweite Objektklasse wird durch einen zweiten Teilraum des Objektraumes repräsentiert, der Objektpunkte von Trainings-Datensignalen aufweist, die jeweils einen Musikinhalt aufweisen.
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Wenn das Datensignal durch seine durchschnittliche Tonlagendichte und seine relative tonale Energiedichte von einem Objektpunkt repräsentiert wird, der in dem ersten Teilraum liegt, wird festgestellt, dass das Datensignal einen Sprachinhalt aufweist. Wenn das Datensignal durch seine durchschnittliche Tonlagendichte und seine relative tonale Energiedichte von einem Objektpunkt repräsentiert wird, der in dem zweiten Teilraum liegt, wird festgestellt, dass das Datensignal einen Musikinhalt aufweist.
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Ein Datensignal, das sowohl einen Sprachinhalt als auch einen Musikinhalt aufweist, wird vorzugsweise wie ein Datensignal behandelt, das nur einen Musikinhalt aufweist. Dazu wird ein Trainings-Datensignal, das sowohl einen Sprachinhalt als auch einen Musikinhalt aufweist, derselben Objektklasse zugeordnet wie ein Trainings-Datensignal, das nur einen Musikinhalt aufweist.
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Zusätzlich können bei dem Bestimmen des Signalinhalts eines Datensignals RDS-Daten ausgewertet werden.
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Bei einem siebten Verfahrensschritt 207 wird mittels der Signalqualitätsanalyseeinheit 114 eine Signalqualität des Datensignals bestimmt. Dazu werden beispielsweise eine Signalstärke, ein Signal-Rausch-Verhältnis und/oder eine Verzerrung des Datensignals, die beispielsweise durch einen Mehrwegeempfang oder durch einen benachbarten Sender verursacht wird, bestimmt.
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Bei einem achten Verfahrensschritt 208 wird mittels der Bandbreitenregelungseinheit 112 die Filterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität geregelt.
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Wenn die Signalqualität bei gleich bleibendem Signalinhalt des Datensignals abnimmt, kann mittels der Bandbreitenregelungseinheit 112 die Filterungsbandbreite reduziert werden, um eine Beeinträchtigung der Qualität der Wiedergabe des Rundfunksignals durch Störungen zu verringern. Entsprechend kann die Filterungsbandbreite mittels der Bandbreitenregelungseinheit 112 erhöht werden, wenn eine Erhöhung der Signalqualität dies ohne wesentliche Qualitätseinbußen der Wiedergabe des Rundfunksignals ermöglicht.
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Dazu können beispielsweise Signalqualitätsbereiche für die Signalqualität vorgegeben und jeweils einer Filterungsbandbreite zugeordnet werden.
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Ferner wird die Filterungsbandbreite in Abhängigkeit davon geregelt, ob das Datensignal einen Sprachinhalt oder einen Musikinhalt aufweist Wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Sprachinhalt aufweist, wird beispielsweise eine kleinere Filterungsbandbreite eingestellt, als wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Musikinhalt aufweist.
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Beispielsweise wird, wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Sprachinhalt aufweist, eine Filterungsbandbreite eingestellt, mit der ein Frequenzbereich der Differenzkomponente des Rundfunksignals unterdrückt wird.
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Typischerweise ist das Rundfunksignal ein MS-Signal, das eine Summenkomponente und eine Differenzkomponente aufweist Die Summenkomponente wird aus der Summe eines Rechtskanalsignals und eines Linkskanalsignals gebildet. Die Differenzkomponente wird durch Subtraktion des Rechtskanalsignals von dem Linkskanalsignal gebildet. Die Summenkomponente und die Differenzkomponente werden in verschiedenen Frequenzbereichen übertragen. Durch die Unterdrückung der Differenzkomponente werden in deren Frequenzbereich auftretende Störungen unterdrückt. Dadurch kann die Störfestigkeit eines Rundfunksignals, das einen Sprachinhalt aufweist, ohne wesentlichen Qualitätsverlust des Rundfunksignals selbst erhöht werden.
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Beispielsweise weist die Differenzkomponente nach dem Herabsetzen der Frequenzen des Rundfunksignals in den Zwischenfrequenzbereich Frequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 23 kHz und 53 kHz auf, während die Summenkomponente Frequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 0 kHz und 15 kHz aufweist. Wenn festgestellt wird, dass das Datensignal einen Sprachinhalt aufweist, wird eine Filterungsbandbreite eingestellt, die den Frequenzbereich zwischen 23 kHz und 53 kHz unterdrückt. Wenn jedoch festgestellt wird, dass das Datensignal einen Musikinhalt aufweist, wird vorzugsweise eine Filterungsbandbreite eingestellt, die den gesamten Frequenzbereich zwischen 0 kHz und 53 kHz abdeckt.
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Zur Regelung der Filterungsbandbreite der Bandbreitenfiltereinheit 104 wird von der Bandbreitenregelungseinheit 112 eine Sollfilterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals ermittelt und die Filterungsbandbreite wird von der Bandbreitenregelungseinheit 112 auf die Sollfilterungsbandbreite geregelt. Wenn die Bandbreitenfiltereinheit 104 mehrere Bandbreitenfilter mit voneinander verschiedenen Filterungsbandbreiten aufweist, wird von der Bandbreitenregelungseinheit 112 einer der Bandbreitenfilter ausgewählt, dessen Bandbreite der Sollfilterungsbandbreite entspricht. Wenn die Bandbreitenfiltereinheit 104 einen Bandbreitenfilter mit einer variablen Filterungsbandbreite aufweist, wird von der Bandbreitenregelungseinheit 112 die Filterungsbandbreite in Abhängigkeit von dem Signalinhalt und der Signalqualität des Datensignals eingestellt.
