DE10202635B4

DE10202635B4 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Rauschunterdrückung

Info

Publication number: DE10202635B4
Application number: DE2002102635
Authority: DE
Inventors: Christoph Benz; Stefan Gierl; Hans-Jürgen Nitzpon
Original assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH; Harman Becker Automotive Systems Becker Division GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: DE10202635A1

Abstract

Verfahren zur Rauschunterdrückung für einen Analog-Digital-Wandler (AD) zur Wandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal, das in einen digitalen Signalpfad eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das digitale Signal einen Signalpegel aufweist, der im digitalen Signalpfad gemessen wird, und
daß ein dem Signalpegel des digitalen Signals entsprechendes Steuersignal zur Steuerung einer Tiefpassfilterung im digitalen Signalpfad vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Rauschunterdrückung für einen Analog-Digital-Wandler zur Wandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal, das in einen digitalen Signalpfad eingespeist wird.

Digitale Signale, wie z. B. digitale Audiosignale, die auf einem Signalpfad übertragen werden, sind mit Rauschen behaftet, was die Klangwiedergabe hörbar beeinträchtigt. Insbesondere bei kleinen Signalpegeln, die in der Nähe des Rauschpegels liegen, nimmt die Qualität der Klangwiedergabe deutlich ab. Insbesondere Analog-Digital-Wandler zeigen ein ausgeprägtes Rauschverhalten, wie beispielsweise aus U. Tietze, Ch. Schenk: „Halbleiterschaltungstechnik", 9. Auflage, Springer Verlag, 1991, S. 770–772 bekannt ist.

Es sind daher Maßnahmen zur Rauschunterdrückung erforderlich, die jedoch möglichst preisgünstig sein sollten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Rauschunterdrückung so zu gestalten, daß mit nur geringem Aufwand eine erhebliche Reduktion des Rauschens erzielt wird.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, daß das digitale Signal einen Signalpegel aufweist, der im digitalen Signalpfad gemessen wird, und daß ein dem Signalpegel des digitalen Signals entsprechendes Steuersignal zur Steuerung einer Tiefpassfilterung im digitalen Signalpfad vorgesehen ist.

Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, daß ein digitaler Signalpfad mit dem Eingang eines adaptiven Tiefpasses und eines Pegelmessers verbunden ist, daß der Ausgang des Pegelmessers mit dem Eingang einer Auswerteeinheit verbunden ist, die das Steuersignal für den adaptiven Tiefpaß erzeugt und daß der Ausgang der Auswerteeinheit mit dem Steuereingang des adaptiven Tiefpasses verbunden ist.

Die Erfindung sieht einen adaptiven Tiefpaß im Signalweg vor, dessen Parameter in Abhängigkeit vom Pegel des auf dem digita len Signalpfad übertragenen digitalen Signals eingestellt werden. Der adaptive Tiefpaß bewirkt eine Bandbegrenzung des digitalen Signals und des Rauschens, so daß die Rauschleistung vermindert wird.

Beispielsweise sind im Signalpfad ein digitaler Signalprozessor und der adaptive Tiefpaß in Reihe geschaltet. Mittels eines Pegelmessers wird der Pegel des digitalen Signals am Ausgang des digitalen Signalprozessors gemessen und in einer Auswerteeinheit ausgewertet, welche das Steuersignal für den adaptiven Tiefpaß erzeugt.

Die Erfindung wird anhand der Figur näher beschrieben und erläutert.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Unterdrückung des Rauschens in einem Signalpfad gezeigt.
Der Ausgang eines Analog-Digitel-Wandlers AD, an dessen Eingang z. B. ein analoges Audiosignal A liegt, ist mit dem Eingang eines digitalen Signalprozessors verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Pegelmessers P und mit dem Eingang eines adaptiven Tiefpasses TP verbunden ist. Der Ausgang des Pegelmessers P ist mit dem Eingang einer Auswerteeinheit B verbunden, deren Ausgang mit dem Steuereingang des adaptiven Tiefpasses TP verbunden ist. Der Ausgang des adaptiven Tiefpasses TP ist mit dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers DA verbunden, an dessen Ausgang ein weitgehend rauschfreies analoges Audiosignal C abnehmbar ist.
Der Pegelmesser P ermittelt den Pegel des digitalen Audiosignals am Ausgang des digitalen Signalprozessors DP. Aus diesem Pegel leitet die Auswerteeinheit B ein Steuersignal zur Steuerung des adaptiven Tiefpasses TP ab, der das digitale Audiosignal und auch das Rauschen bandbegrenzt. Die Bandbegrenzung steigt mit abnehmendem Signalpegel.
Die Erfindung geht dabei von der ersten Erkenntnis aus, daß das Rauschen im Wesentlichen durch den Analog-Digital-Wandler bestimmt wird. Weil das Rauschen eines Analog-Digital-Wandlers verhältnismäßig breitbandig ist, kann es in erster Näherung als weißes Rauschen betrachtet werden. Die Spektralanteile eines Audiosignals, wie z. B. Musik oder Sprache, nehmen dagegen mit wachsender Frequenz ab. Deshalb tritt insbesondere bei kleinen Signalpegeln eine zunehmende Verdeckung der höherfrequenten Nutzsignalanteile durch das Rauschen ein. Der Rauscheindruck nimmt somit beim Hörer entsprechend zu. Durch die erfindungsgemäße Bandbegrenzung im Signalpfad wird nicht nur das Signal, sondern auch das Rauschen bandbegrenzt. Durch die Bandbegrenzung des Rauschens wird die Rauschleistung erheblich reduziert. Weil das menschliche Ohr für niederfrequente Signalanteile empfindlicher ist, wirkt sich eine allmählich einsetzende Bandbegrenzung nicht störend auf den Klangeindruck aus. Die erfindungsgemäße Rauschunterdrückung wirkt umso besser, je größer das Rauschen der Signalquelle, z. B. eines Analog-Digital-Wandlers, gegenüber dem Rauschen der Signalsenke, z. B. eines Digital-Analog-Wandlers, ist. Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung einsetzen, wenn die Wortlänge der digitalen Signale mindestens zehn Bit beträgt.
Die Erfindung ist allgemein zur Rauschunterdrückung in einem Signalpfad geeignet. Hierzu ist nur ein sehr geringer Aufwand erforderlich, der sich auf den Einsatz eines Pegelmessers, einer Auswerteeinheit und eines adaptiven Tiefpasses beschränkt.
Die Erfindung ist insbesondere für einen in einem Fahrzeug eingebauten Stereorundfunkempfänger geeignet, weil beim mobilen Empfang infolge der Topographie des gerade befahrenen Geländes häufig nur sehr schwache Empfangsfeldstärken zur Verfügung stehen. Die Erfindung ist aber auch für einen stationären Stereorundfunkempfänger geeignet, insbesondere beim Empfang von mit nur schwacher Feldstärke empfangbaren Sendern.

A: analoges Audiosignal
AD: Analog-Digital-Wandler
B: Auswerteeinheit
C: rauschfreies analoges Audiosignal
DA: Digital-Analog-Wandler
DP: digitaler Signalprozessor
P: Pegelmesser
TP: adaptiver Tiefpaß

Claims

Verfahren zur Rauschunterdrückung für einen Analog-Digital-Wandler (AD) zur Wandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal, das in einen digitalen Signalpfad eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal einen Signalpegel aufweist, der im digitalen Signalpfad gemessen wird, und daß ein dem Signalpegel des digitalen Signals entsprechendes Steuersignal zur Steuerung einer Tiefpassfilterung im digitalen Signalpfad vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefpassgefilterte digitale Signal mittels eines Digital-Analog-Wandlers (DA) in ein weiteres analoges Signal gewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog-Wandler (DA) ein geringeres Rauschen erzeugt als der Analog-Digital-Wandler (AD).
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpassfilterschritt unmittelbar vor dem Digital-Analog-Wandel-Schritt durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wortlänge des digitalen Signals mindestens zehn Bit beträgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als digitales Signal ein digitales Audiosignal vorgesehen wird.
Schaltungsanordnung zur Rauschunterdrückung für einen Analog-Digital-Wandler (AD) zur Wandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Signalpfad mit dem Eingang eines adaptiven Tiefpasses (TP) und eines Pegelmessers (P) verbunden ist, daß der Ausgang des Pegelmessers (P) mit dem Eingang einer Auswerteeinheit (B) verbunden ist, die das Steuersignal für den adaptiven Tiefpaß (TP) erzeugt und daß der Ausgang der Auswerteeinheit (B) mit dem Steuereingang des adaptiven Tiefpasses (TP) verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des adaptiven Tiefpasses (TP) an den Eingang eines Digital-Analog-Wandlers (DA) angeschlossen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog-Wandler (DA) ein geringeres Rauschen erzeugt als der Analog-Digital-Wandler (AD).
Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Signalprozessors (DP) in dem digitalen Signalpfad angeordnet ist derart, dass das Ausgangssignal des Signalprozessors (DP) dem Eingang des Pegelmessers (P) und dem Eingang des adaptiven Tiefpasses (TP) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal wiederum dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers (DA) zugeführt wird.
Schaltungsanordnung einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (AD) an einen Eingang eines digitalen Signalprozessors (DP) angeschlossen ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7–11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wortlänge des digitalen Signals mindestens zehn Bit beträgt.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7–12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem über den Signalpfad übertragenen Signal um ein Audiosignal handelt.