DE19857888A1 - Digital audio broadcasting receiver controls DAB and RDS for receiving units so that they receive programs with corresponding program identifier with switch which is changed over through control unit quality - Google Patents

Abstract

RDS and DAB decoders determine program identifier of discontinued FM program and DAB program radio broadcasting respectively. Evaluation unit interprets reception quality of DAB and RDS FM receiving units. The control unit controls receiving units so that they receive program with corresponding program identifier with a switch changed through control unit quality based on input between receiving units. The control unit is formed in such a way that before program conversion or before transmitter search run of DAB receiver, the switch is controlled in predefined manner so that the reception signal of RDS FM receiver is led across the switch. The control is also formed in such a way that after program conversion or after transmitter search run of DAB receiver, the switch is controlled in predefined manner so that the reception signal of the DAB receiver is led across the switch.

Description

1. EINLEITUNG1 INTRODUCTION

Wir stehen kurz von der Einführung eines neuen digitalen Rundfunks, DAB genannt.We are briefly about the introduction of a new digital radio, called DAB.

Da die Flächendeckung von DAB im Vergleich zu FM-Rundfunk im Moment noch sehr gering ist, wird der DAB-Hörer mit Einbußen in der Empfangsqualität und der Programmvielfalt rechnen müssen.As the area coverage of DAB is currently very low compared to FM broadcasting, the DAB listener will expect losses in reception quality and program diversity have to.

Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es, eine Strategie zu entwickeln, die bei schlechten DAB-Empfangsverhältnissen auf das gleiche oder ein gleichwertiges Programm auf FM umschaltet, um dem Hörer sein gewähltes Programm immer in der bestmöglichen Empfangsqualität anzubieten und gleichzeitig Bedienkomfort und Funktionalität des Systems 211 erhöhen.
The aim of this diploma thesis is to develop a strategy that switches to the same or an equivalent program on FM in the case of poor DAB reception conditions, in order to always offer the listener the selected program in the best possible reception quality and at the same time increase the ease of use and functionality of the system 211 .

VERWENDETE ABKÜRZUNGEN:USED ABBREVIATIONS:

AM: Amplitudenmodulation
DAB: Digital-Audio-Broadcasting
EId: Ensemble-Identifier; identifiziert ein bestimmtes DAB-Ensemble (Länge: 32 Bit)
FIB: Fast-Information-Block
FIC: Fast-Information-Channel
FIG: Fast-Information-Group
FM: Frequenzmodulation
OE: Other Ensembles; signalisiert, welche anderen Ensembles/Services zu empfangen sind
PI: Program-Identifier; identifiziert ein bestimmtes FM-RDS-Programm (Länge: 16 Bit)
RDS: Radio-Data-System
SId: Service-Identifier; identifiziert einen bestimmten DAB-Service
TA: Traffic Announcement/Verkehrsmeldung
TII: Transmitter-Identiflcation-Information
GPS: Global-Positioning-System AM: amplitude modulation
DAB: digital audio broadcasting
EId: ensemble identifier; identifies a specific DAB ensemble (length: 32 bits)
FIB: Fast information block
FIC: Fast Information Channel
FIG: Fast Information Group
FM: frequency modulation
OE: Other Ensembles; signals which other ensembles / services can be received
PI: program identifier; identifies a specific FM-RDS program (length: 16 bits)
RDS: radio data system
SId: service identifier; identifies a specific DAB service
TA: Traffic announcement
TII: Transmitter identification information
GPS: global positioning system

2. PROBLEMANALYSE2. PROBLEM ANALYSIS

Sowohl am Anfang, als auch im Verlauf eines jeden Projektes steht man vor Problemen, die diskutiert und gelöst werden müssen. Das besondere an dieser Thematik ist es, daß hier die digitale Rundfunkwelt, in Form von DAB, mit der analogen Rundfunkwelt aufeinander trifft.At the beginning as well as in the course of each project you face problems that are discussed and have to be solved. The special thing about this topic is that here the digital broadcasting world, in the form of DAB, with which the analog broadcasting world meets.

An dieser Stelle sollen nun die Merkmale, Anforderungen, Vorteile und Einschränkungen eines solchen Systems erläutert werden.At this point, the characteristics, requirements, advantages and limitations of such Systems are explained.

2.1 PRINZIPIELLE ÜBERLEGUNGEN2.1 PRINCIPLE CONSIDERATIONS 2.1.1 ANFORDERUNG AN EIN DIVERSITY-SYSTEM2.1.1 REQUIREMENT FOR A DIVERSITY SYSTEM

Ziel eines Diversity-Systems ist es, dem Hörer permanent einen möglichst optimalen Empfang zu ermöglichen, ohne störende Unterbrechungen oder Umschaltgeräusche.The aim of a diversity system is to provide the listener with the best possible reception enable without disturbing interruptions or switching noises.

Hochwertige FM-Doppeltuner-Lösungen bewältigen heutzutage diese Aufgabe unbemerkt, da die FM- Tuner sehr schnelle Frequenzwechsel beherrschen, sowie über eine reaktionsschnelle Qualitätsbewertung verfügen.High-quality FM double tuner solutions can nowadays accomplish this task unnoticed because the FM Master tuners very fast frequency changes, as well as a responsive quality assessment feature.

Wenn allerdings ein digitales System, wie z. B. DAB, mit einem FM-Empfänger zu einem Diversity- System kombiniert wird, ergeben sich einige Probleme und Einschränkungen, die nach einer genaueren Analyse verlangen (siehet 2.1.2).However, if a digital system such. B. DAB, with an FM receiver to a diversity System is combined, there are some problems and limitations that need to be considered Request analysis (see 2.1.2).

2.1.2 SCHWÄCHEN VON DAB GEGENÜBER FM2.1.2 WEAKNESSES FROM DAB TO FM

• - DAB-Audiosignal ist gegenüber FM um ca. 0,5 . . . 2 sec zeitverzögert- DAB audio signal is about 0.5 compared to FM. . . 2 seconds delayed
• - Das Qualitätskriterium des verwendeten DAB-Empfängers reagiert sehr langsam (siehe 4.2.3)- The quality criterion of the DAB receiver used reacts very slowly (see 4.2.3)
• - Die entstehenden Störgeräusche bei schlechtem Empfang sind für den Hörer inakzeptabel- The resulting noise in poor reception is unacceptable for the listener
• - Die Qualität des Audiosignals bleibt bei schlechter werdendem Empfang bis zu einem gewissen Punkt einwandfrei, nimmt dann aber rapide ab.- The quality of the audio signal remains to a certain extent as the reception deteriorates Perfect point, but then decreases rapidly.
• - Lange Umschaltzeiten (ca. 0,7 sec) zwischen verschiedenen Frequenzen (Ensembles), bedingt durch Synchronisationsvorgänge, Time-Deinterleaving und Audio-Decodierung des Signals (Vgl.: Dauer des Frequenzwechsels bei FM < 1,5 ms). Dieser Sachverhalt wird durch Abb. 2.1 verdeutlicht.- Long switching times (approx. 0.7 sec) between different frequencies (ensembles), due to synchronization processes, time deinterleaving and audio decoding of the signal (cf. duration of frequency change with FM <1.5 ms). This state of affairs is. Illustrated by Figure 2.1.

Abb. 2.1 Fig. 2.1

Darstellung der Umschaltzeiten Representation of the switching times

Zu Abb. 2.1To Fig. 2.1

Abb. 2.1 stellt die Umschaltvarianten dar, die in einem DAB/FM-Divesity-System möglich sind. Es ist leicht zu erkennen, welche Umschaltwege schnell durchführbar sind und welche nicht. Bei Schaltvorgängen zwischen den Systemen kann immer direkt umgeschaltet werden, unter der Voraussetzung, daß beide Empfänger auf das gleiche Programm abgestimmt sind. Die Senderverfolgung innerhalb FM verläuft in der Regel ebenfalls unbemerkt, da, wie dem Diagramm zu entnehmen ist, die Umschaltzeit sehr kurz ist. Wenn aber eine Serviceverfolgung innerhalb DAB erfolgen soll, also zwischen Ensembles umgeschaltet werden muß (Bsp. "SWR1"), entsteht eine systembedingte Pause von ca. 0,7 sec, die der DAB- Empfänger benötigt, um den Ensemblewechsel zu vollziehen. Diese Zeit verlängert sich um die Dauer der Qualitätsbewertung (5 . . . 7,5 sec), da zunächst überprüft werden muß, ob das neue Ensemble überhaupt in ausreichender Qualität zu empfangen ist, bevor es dem Hörer angeboten wird. Um diese Pause von 6 . . . 8 sec zu überbrücken, kann, wenn verfügbar, auf ein inhaltlich gleiches FM-RDS-Programm umgeschaltet werden (Bsp. "SWR1"). Bedenklich jedoch ist hierbei, daß, in dem relativ kurzen Zeitraum von 8 sec, zwei Mal zwischen den Systemen gewechselt wird, was zur Folge hat, daß die Zeitverzögerung des DAB-Signals von ca. 1 . . . 2 sec sich sehr störend bemerkbar macht. Es ist daher empfehlenswert, einfach für eine längere Zeitspanne (< 20 sec) auf FM zu wechseln, was den störenden Einfluß der Signalverzögerung von DAB etwas mindert und gleichzeitig eine größere Sicherheit der Qualitätsaussage von DAB mit sich bringt. Fig. 2.1 shows the switching options that are possible in a DAB / FM divesity system. It is easy to see which switch paths can be carried out quickly and which are not. When switching between systems, you can always switch directly, provided that both receivers are tuned to the same program. The transmitter tracking within FM usually also goes unnoticed because, as the diagram shows, the switchover time is very short. If, however, service tracking is to take place within DAB, that is to say switching between ensembles (eg "SWR1"), there is a system-related pause of approx. 0.7 seconds that the DAB receiver needs to complete the ensemble change. This time is extended by the duration of the quality assessment (5... 7.5 sec), since it must first be checked whether the new ensemble can be received in sufficient quality before it is offered to the listener. At this break from 6. . . Bridging for 8 seconds can, if available, be switched to an FM-RDS program with the same content (eg "SWR1"). However, it is worrying that, in the relatively short period of 8 seconds, the system is switched twice, which means that the time delay of the DAB signal of approx. 1. . . 2 sec is very annoying. It is therefore advisable to simply switch to FM for a longer period of time (<20 sec), which somewhat reduces the disturbing influence of the signal delay of DAB and at the same time brings greater certainty with the quality statement of DAB.

2.1.3 KONSEQUENZEN FÜR EIN DAB/FM-DIVERSITY-SYSTEM2.1.3 CONSEQUENCES FOR A DAB / FM DIVERSITY SYSTEM

Durch die oben beschriebenen Probleme ergeben sich folgende Konsequenzen für die Umschaltung zwischen DAB und FM:
The problems described above have the following consequences for switching between DAB and FM:

• - Es sollte nach Möglichkeit nicht zu häufig zwischen den Systemen umgeschaltet werden, da durch die Signalverzögerung von DAB der Umschaltvorgang immer hörbar ist.- If possible, it should not be switched between the systems too often, because of the signal delay of DAB the switching process is always audible.
• - Die Trägheit der Qualitätsbewertung spricht ebenfalls für längere Zeitintervalle zwischen den Umschaltvorgängen- The inertia of the quality assessment also speaks for longer time intervals between the Switching operations
• - In Anbetracht des rapiden Abfalls der Audioqualität von DAB bei schlechten Empfangsverhältnissen, muß der Grenzwert der DAB-Bit-Error-Rate sehr genau definiert werden, damit ein guter Kompromiß zwischen akzeptabler Hörqualität und hoher Reichweite erzielt werden kann.- Given the rapid drop in audio quality from DAB to bad ones Reception conditions, the limit value of the DAB bit error rate must be defined very precisely, so that a good compromise between acceptable hearing quality and long range can be achieved can.
• - Es sollten Überlegungen stattfinden, in wie weit sich GP3 einsetzen läßt, um systembedingte Nachteile von DAB zu kompensieren.- Consideration should be given to the extent to which GP3 can be used in order to To compensate for the disadvantages of DAB.

2.1.4 UMSCHALTMECHANISMEN2.1.4 SWITCHING MECHANISMS

Eine elementare Grundfunktion dieses Diversity-Systems ist die Umschaltung zwischen beiden Systemen. Hierzu ist es notwendig, daß inhaltlich gleiche DAB- und FM-RDS-Programme einander zugeordnet werden können. Die jeweiligen Spezifikationen sehen, unter anderem, die nachfolgend beschriebenen Mechanismen vor. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Arten von Programmverweisen:A basic function of this diversity system is switching between the two Systems. For this it is necessary that DAB and FM-RDS programs have the same content can be assigned. The respective specifications see, among others, the following mechanisms described. There are basically two types of program references:

HardlinkHardlink

Unter einem Hardlink versteht man den festen Verweis auf ein inhaltlich identisches Programm, der in den Zusatzdaten (z. B. RDS) des verweisenden Service verankert ist.A hard link is a fixed reference to a program that is identical in terms of content, which in the additional data (e.g. RDS) of the referring service.

SoftklinkSoft latch

Von einem Softlink spricht man, wenn ein Service auf einen inhaltlich assoziierten Service verweist. Ein Beispiel hierfür sind die Programme-Types (PTy's), welche dazu dienen, den Programminhalt des gewählten Service nach Art oder Musikstil zu klassifizieren (z. B. Nachrichten, Pop, Klassik, Katastrophenalarm). One speaks of a soft link if a service refers to a service associated with content. An example of this are the program types (PTy's), which are used to determine the program content of the classify the selected service according to type or style of music (e.g. news, pop, classical, Disaster alarm).  

2.4.1 Inhaltlich gleiche Programme 2.4.1 Programs with the same content

Abb. 2.2 Fig. 2.2

Verschiedene Hardklinks zwischen DAB und FM Different hard links between DAB and FM

2.1.5 GEWÄHLTER LÖSUNGSWEG2.1.5 SELECTED SOLUTION 2.1.5.1 Service-Erkennung2.1.5.1 Service detection

Die Umschaltung zwischen Services gleichen Inhalts wurde als Softlink ausgeführt, wobei die Erkennung der Services über den DAB-SId, bzw. über den RDS-PI-Code erfolgt. Die Verwendung von einem Hardlink, in diesem Fall der Verweis auf den RDS-PI-Code im DAB-FIC, wurde nicht implementiert, da dieser Hardlink in Baden-Württemberg nicht verfügbar ist. Die Umschaltung auf inhaltlich ähnliche Services, unter Zuhilfenahme von PTy's, wurde ebenfalls nicht umgesetzt, da dieser Mechanismus auch noch nicht ausreichend verfügbar ist (in Baden-Württemberg nur im Band III).Switching between services with the same content was carried out as a soft link, with the Services are identified via the DAB-SId or the RDS-PI code. The use of a hard link, in this case the reference to the RDS-PI code in the DAB-FIC, was not implemented because this hardlink is not available in Baden-Württemberg. The switch to similar services, with the help of PTy's, was also not possible implemented because this mechanism is not yet sufficiently available (in Baden-Württemberg only in volume III).

Keine OE's, da nicht vorhanden.No OUs because they do not exist.

Das FM-Radio übernimmt die FM-Senderkettenverfolgung, in gewohnter Art und Weise, über die Alternativ-Frequenzen (AF-Tables), die im RDS-Datenstrom ausgestrahlt werden. Dieser Mechanismus war bereits im FM-Gerät vorhanden und bedurfte keiner besonderen Behandlung. Die Möglichkeit, die Umschaltstrategie durch GPS zu unterstützen, erfuhr im Rahmen der Diplomarbeit nur eine ausführliche theoretische Betrachtung (siehe 4.5), da auch hier die benötigten Daten im DAB- Datenstrom fehlten.The FM radio takes over the FM transmitter chain tracking, in the usual way, via the Alternative frequencies (AF tables) that are broadcast in the RDS data stream. That mechanism was already present in the FM device and did not require any special treatment. The opportunity to support the switchover strategy with GPS was discovered in the course of the diploma thesis only a detailed theoretical consideration (see 4.5), as here too the required data in the DAB Data stream was missing.

2.1.5.2 NF-Umschaltung2.1.5.2 LF switchover

Die Umschaltung zwischen dem DAB- und dem FM-NF-Signal wurde verzögerungs- und knackfrei ausgeführt. Subjektive Tests ergaben, daß sich eine verzögerungsfreie Umschaltung, trotz der Signalverzögerung zwischen DAB und FM, wesentlich weniger störend auswirkt als eine Umschaltung, bei der für Zeitspanne (1 . . . 5 sec) das Signal stummgeschaltet wird, um die Signalverzögerung zu kaschieren. Die Umschaltung wurde mit dem I²C-Bus-gesteuerten Audio-Prozessor TDA7310 der Fa. SGS- Thomson realisiert, da dieser bereits im FM-Radio vorhanden ist und sich für diesen Zweck als geeignet herausstellte.The switchover between the DAB and the FM-NF signal was carried out without delay and without cracking. Subjective tests showed that a delay-free switchover, despite the signal delay between DAB and FM, has a much less disruptive effect than a switchover in which the signal is muted for a period of time (1... 5 seconds) in order to conceal the signal delay. The switchover was implemented with the I ² C-bus controlled audio processor TDA7310 from SGS-Thomson, since this is already available on the FM radio and has been found to be suitable for this purpose.

2.1.5.3 Qualitätsbewertung des DAB-Signals2.1.5.3 Quality assessment of the DAB signal

Hierzu wurde in der Software eine Mittelwertfilterung des EFC vorgesehen, dessen Charakteristik sich in der Radiosoftware online verändern läßt. Zusätzlich zur Mittelwertkontrolle wurde auch eine Überwachung des Momentanwerts des EFC implementiert, um etwaigen kurzzeitigen Einbrüchen im Empfang Rechnung zu tragen. Diese Überwachung läßt sich ebenfalls online parametrieren. For this purpose, an average filtering of the EFC was provided in the software, the characteristics of which are: can be changed online in the radio software. In addition to the mean value control, the instantaneous value of the EFC was also monitored implemented to take account of any short-term drops in reception. This Monitoring can also be parameterized online.  

Diese Bewertungsstrategie wurde später durch Tests optimiert. Die Ergebnisse und die Charakteristik der Umschaltung wird unter Punkt 4.1 beschrieben. This evaluation strategy was later optimized through tests. The results and the characteristics the switchover is described under point 4.1.  

3.1 Funktionsweise des Systems 3.1 How the system works

Abb. 3.1 Fig. 3.1

Blockschaltbild des Testsystems Block diagram of the test system

Das System gliedert sich in vier Funktionsblöcke:
The system is divided into four function blocks:

• - DAB-Empfänger- DAB receiver
• - FM-Empfänger- FM receiver
• - GPS-Empfänger- GPS receiver
• - stätionärer PC oder Laptop- stationary PC or laptop

Die drei Empfänger sind mit je einer seriellen Schnittstelle (RS-232) ausgestattet, die, über externe Pegelwandler, an einen PC angeschlossen sind. Auf dem PC läuft eine Software die zur Aufgabe hat, den DAB-Empfänger und das FM-Radio zu steuern, sowie die für die Beurteilung der Empfangsqualität relevanten Daten des DAB- und FM- Empfängers auszulesen, zu bewerten und daraus eine Umschaltstrategie abzuleiten. Ferner werden die ausgelesenen Daten zusammen mit den aktuellen GPS-Daten, sprich mit der aktuellen geographischen Position, der aktuellen Uhrzeit, dem Datum, sowie der Geschwindigkeit und dem Kurs in einer Datei abgespeichert. Diese Daten stehen dann für eine spätere Auswertung (visuelle Darstellung, o. ä.) zur Verfügung. Die Umschaltung der NF-Quelle (DAB oder FM), sowie die Lautstärkeeinstellung erfolgt, über einen I²C-Bus gesteuert, im Souncontroller TDA7310 des Becker FM-Radios.The three receivers are each equipped with a serial interface (RS-232), which are connected to a PC via external level converters. A software runs on the PC, which has the task of controlling the DAB receiver and the FM radio, as well as reading out and evaluating the data of the DAB and FM receiver relevant for the assessment of the reception quality and deriving a switchover strategy from this. Furthermore, the data read out are stored in a file together with the current GPS data, that is to say with the current geographical position, the current time, the date, and the speed and the course. This data is then available for later evaluation (visual representation, etc.). The switching of the LF source (DAB or FM), as well as the volume setting, is controlled via an I ² C bus in the TDA7310 sound controller of the Becker FM radio.

3.2 DER GRUNDIG DAB-EMPFÄNGER3.2 THE GRUNDIG DAB RECEIVER 3.2.1 HARDWARE3.2.1 HARDWARE

Der eingesetzte" DAB-Empfänger ist mit einer sogenannten DAPI-Schnittstelle (DAB application programmable interface) ausgestattet. Diese Schnittstelle ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die Funktionen des Empfängers. Es existiert eine Auswahl von Kommandos für die wichtigsten Funktionen wie z. B. Senderwechsel, Frequenzwechsel und das Auslesen von Daten wie z. B. Sendername, Frequenz und Bitfehlerrate. Die Kommunikation erfolgt über ein RS-232 Interface und ein von Grundig spezifiziertes Software- Protokoll. Auf genaue Details zu den Kommandos und dem Protokoll soll hier aus Gründen der Vertraulichkeit verzichtet werden. Weiterhin bleibt noch zu bemerken, daß für den Empfänger noch ein EMV-gerechtes Anschlußfeld hergestellt werden mußte, da diverse EMV-Messungen dies anzeigten. The "DAB receiver used is with a so-called DAPI interface (DAB application programmable interface). This interface enables easy access to the functions of the receiver. There is a selection of commands for the most important functions such as. B. changing channels, Frequency change and reading out data such. B. station name, frequency and bit error rate. Communication takes place via an RS-232 interface and a software specified by Grundig Protocol. For exact details of the commands and the protocol should here for reasons of Confidentiality can be waived. It should also be noted that there is still an EMC-compliant connection field for the receiver had to be produced because various EMC measurements indicated this.  

3.2.2 SOFTWARE3.2.2 SOFTWARE

Für den DAB-Empfänger mußte zu Testzwecken eine Windows-Oberfläche erstellt werden, welche die DAPI-Kommunikationsmechanismen, sowie einige der DAPI-Kommandos bereitstellt, um zunächst sicherzustellen, ob dieser Empfänger überhaupt über geeignete Mechanismen verfügt, die eine Diversity-Strategie ermöglichen. Da dieses Programmmodul als Basis für die endgültige Software des Testsystems dienen sollte, wurde sie später um weitere Funktionen erweitert. Die detaillierte Beschreibung dieser Software findet sich im Anhang.For test purposes, a Windows interface had to be created for the DAB receiver, which the DAPI communication mechanisms, as well as some of the DAPI commands First of all, make sure that this recipient has suitable mechanisms at all Enable diversity strategy. Since this program module should serve as the basis for the final software of the test system, later expanded to include additional functions. The detailed description of this software can be found in the appendix.

3.2.3 QUALITÄTSBEWERTUNG DES DAB-SIGNALS3.2.3 QUALITY ASSESSMENT OF THE DAB SIGNAL

Der vom DAB-Empfänger bereitgestellte Error-Flag-Counter gibt die Anzahl der aufgetretenen Bitfehler im FIC wieder, die über einen Zeitraum von 100 CIF's (Common Interleaved Frames) ≘ 2.4 sec auftraten. Diese Kenngröße läßt eine zuverlässige Qualitätsbewertung zu, allerdings mit dem Nachteil der etwas langsamen Reaktionszeit. Sehr kurze und starke Empfangsstörungen können somit nicht ausreichend erfaßt werden.The error flag counter provided by the DAB receiver indicates the number of occurrences Bit errors in the FIC again that occur over a period of 100 CIF's (Common Interleaved Frames) ≘ 2.4 sec occurred. This parameter allows a reliable quality assessment, but with the Disadvantage of the somewhat slow response time. Very short and strong reception disturbances can therefore not be adequately recorded.

Funktion des EFC's genauer beschreiben (Genauigkeit 10 exp-4)Describe the function of the EFC in more detail (accuracy 10 exp-4)

Nach Durchführung intensiver Tests ergaben sich folgende Richtwerte zur Bewertung:After carrying out intensive tests, the following guideline values resulted for the evaluation:

Abb. 3.2 Fig. 3.2

DAB Q-Bewertung DAB Q rating

Diese Richtwerte besitzen einen gewissen Spielraum nach oben, um der etwas langsamen Reaktionszeit des EFC von 2,4 sec Rechnung zu tragen. These benchmarks have a certain amount of room for maneuver in the somewhat slow response time of the EFC of 2.4 sec.  

Abb. 3.3 Fig. 3.3

Testsoftware für FM-Radio Test software for FM radio

3.3.3 QUALITÄTSBEWERTUNG DES FM-SIGNALS3.3.3 QUALITY ASSESSMENT OF THE FM SIGNAL

Das FM-Radio stellt folgende Qualitätsparameter zur Verfügung:
The FM radio provides the following quality parameters:

• - Feldstärkewert (1 Byte)- field strength value (1 byte)
• - Multipathwert (1 Byte)- multipath value (1 byte)
• - RDS-Schwungzähler (1 Byte)- RDS swing counter (1 byte)

Nach Absprache mit einem Mitarbeiter der Softwareentwicklung des Hauses Becker ergaben sich folgende Richtwerte zur Bewertung Qualitätsparameter:After consultation with an employee of Becker's software development department, the result was The following guidelines for evaluating quality parameters:

Abb. 3.4 Fig. 3.4

FM-Qualitätsbewertung FM quality assessment

4. ERGEBNISSE4. RESULTS

Nachfolgend finden sich die Diskussion der Ergebnisse, sowie einige theoretische Betrachtungen und Ausblicke.Below is a discussion of the results, as well as some theoretical considerations and Views.

4.1 QUALITÄTSBEWERTUNGSALGORITHMUS4.1 QUALITY ASSESSMENT ALGORITHM

Abb. 4.1 Fig. 4.1

Dynamisches Verhalten der Qualitätsbewertung Dynamic behavior of quality assessment

Abb. 4.1 zeigt das prinzipielle Verhalten der DAB-Qualitätsbewertung. Es handelt sich um eine Laborsimulation, bei der, mit Hilfe eines einstellbaren Dämpfungsgliedes, in der Antennenzuleitung des DAB-Empfängers eine Verschlechterung des Empfangs hervorgerufen wurde. Anhand dieses Diagramms soll nun die Funktionsweise der Qualitätsbewertung erklärt werden. Fig. 4.1 shows the basic behavior of the DAB quality assessment. It is a laboratory simulation in which, with the help of an adjustable attenuator, a deterioration in reception was caused in the antenna feed of the DAB receiver. The functioning of the quality assessment will now be explained on the basis of this diagram.

MittelwertüberwachungMean value monitoring

Der linke Teil des Diagramms gibt Auskunft über das Verhalt des Mittelwertfilters. Die Besonderheit hierbei ist, daß der Mittelwert (grüne Kurve) im DAB-Betrieb dem Momentanwert (rote Kurve) schneller folgt, als im FM-Betrieb. Der Grund hierfür ist, daß die EFC-Werte im DAB- Betrieb mit einem höheren Gewicht (hier: Gewicht = 3) in den Mittelwert eingehen, während im FM- Betrieb die Momentanwerte das Gewicht 1 erhalten. The left part of the diagram provides information about the behavior of the mean filter. The peculiarity here is that the mean value (green curve) in DAB mode is the instantaneous value (red curve) follows faster than in FM mode. The reason for this is that the EFC values in the DAB Operation with a higher weight (here: weight = 3) is included in the mean value, while in FM Operation the instantaneous values get weight 1.  

Somit wird erreicht, daß das System schneller auf Schwankungen des DAB-Empfangs reagiert und somit in der Lage ist, möglichst früh auf FM umzuschalten, und trotzdem kurzzeitige, kleine Überschreitungen der Abschaltschwelle zu unterdrücken. Die um den Faktor 3 langsamere Reaktion auf EFC-Änderungen im FM-Betrieb wurde gewählt, um sicherzustellen, daß erst wieder auf DAB zurückgeschaltet wird, wenn der Empfang sich ausreichend stabilisiert hat, um unnötige Umschaltvorgänge zu vermeiden. Ferner wurde die Mittelwertabschaltung mit einem Hystereseverhalten ausgestattet, das ebenfalls zur Stabilisierung des Umschaltverhaltens dient. Im obigen Beispiel wurde die Abschaltschwelle auf 3800 Bitfehler, die Einschaltschwelle auf 4300 Bitfehler, und somit die Hysterese auf 500 Bitfehler gesetzt. Diese Werte wurden im Rahmen von Testfahrten erprobt und bestätigt. Ein weiteres Merkmal ist, daß der Mittelwert eine Obergrenze (hier: 5500 Bitfehler) nicht überschreiten kann, um zu vermeiden, daß das System nach Abklingen sehr großer Empfangsstörungen eine zu lange Zeit benötigt, um wieder einzuschalten.This ensures that the system reacts faster to fluctuations in DAB reception and is therefore able to switch to FM as early as possible, and still short-term, small To suppress exceedances of the switch-off threshold. The response to EFC changes in FM mode, which is slower by a factor of 3, was chosen to Make sure that you only switch back to DAB when the reception is sufficient has stabilized to avoid unnecessary switching operations. Furthermore, the mean value shutdown was equipped with a hysteresis behavior, which is also used for Stabilization of the switching behavior is used. In the example above, the shutdown threshold was 3800 Bit error, the switch-on threshold set to 4300 bit error, and thus the hysteresis to 500 bit error. These values were tested and confirmed during test drives. Another feature is that the mean value does not exceed an upper limit (here: 5500 bit errors) to prevent the system from taking too long after very large interference has subsided Time needed to turn on again.

SofortabschaltungImmediate shutdown

Im rechten Teil der Abb. 4.1 ist das Verhalten der Sofortabschaltung zu sehen. Diese hat die Aufgabe, bei schnell ansteigenden Empfangsstörungen, nach Überschreiten der Obergrenze (hier: 5500 Bitfehler) sofort auf FM umzuschalten. Dieser Mechanismus ist notwendig, da hier die Mittelwertabschaltung zu träge reagieren würde. Nach erfolgter Umschaltung wird dann der Mittelwert auf den Wert der Obergrenze gesetzt. Die erneute Umschaltung auf DAB erfolgt wiederum über die Mittelwertüberwachung, nach Unterschreiten der Einschaltschwelle.The behavior of the immediate shutdown can be seen in the right part of Fig. 4.1. This has the task of switching to FM immediately if the reception disturbances increase rapidly after the upper limit (here: 5500 bit errors) has been exceeded. This mechanism is necessary because the shutdown of the mean value would react too slowly. After the changeover, the mean value is then set to the value of the upper limit. The switch back to DAB takes place again via the mean value monitoring after the switch-on threshold is undershot.

Zur weiteren Verdeutlichung der oben genannten Sachverhalte ist in Abb. 4.2 das Flußdiagramm der Umschaltstrategie dargestellt. To further clarify the above-mentioned facts, the flow chart of the switchover strategy is shown in Fig. 4.2.

Abb. 4.2 Fig. 4.2

Vereinfachtes Flußdiagramm der Umschaltstrategie Simplified flowchart of the switch strategy

4.3 STRATEGIE ZUR BEHANDLUNG VON VERKEHRSMELDUNGEN4.3 STRATEGY FOR TREATING TRAFFIC INFORMATION

In einem Doppeltuner-Empfänger ergeben sich bezüglich der Behandlung von Verkehrsmeldungen (sog. Traffic-Announcements, kurz TA) einige Besonderheiten, die hier kurz betrachtet werden sollen.In a double tuner receiver, the handling of traffic reports (so-called Traffic announcements (TA for short) are some special features that should be considered briefly here.

4.3.1 ARTEN DER SIGNALISIERUNG VON TA'S4.3.1 TYPES OF SIGNALING TA'S

Im FIC des DAB-Datenstromes existieren zwei Möglichkeiten, TA's zu signalisieren:
There are two ways to signal TAs in the FIC of the DAB data stream:

• - Es wird ein TA im momentan genutzten Service signalisiert- A TA is signaled in the service currently in use
• - Es wird ein TA signalisiert, das in einem anderen Ensemble ausgestrahlt wird (sog. Other-Ensemble-Signalisierung, kurz OE-Signalisierung)- A TA is signaled which is broadcast in another ensemble (so-called other ensemble signaling, or OE signaling for short)

Hinzu kommen dann noch die TA's, die im FM-RDS ausgestrahlt werdenThen there are the TAs that are broadcast on FM-RDS

4.3.2 SINNVOLLE NUTZUNG DER TA'S4.3.2 USEFUL USE OF TA'S

Im Folgenden werden einige Empfehlungen dargestellt, die eine möglichst sinnvolle Nutzung der TA's ermöglichen sollen.
In the following, some recommendations are presented that should enable the TA's to be used as sensibly as possible.

• 1. Ein momentan gehörtes TA sollte nicht durch ein anderes TA unterbrochen werden.1. A currently heard TA should not be interrupted by another TA.
• 2. Bei gleichzeitigem Auftreten von mehreren TA's hat immer das TA Vorrang, dessen zugehöriges Programm gerade genutzt wird.2. If several TAs occur at the same time, the TA, its associated one, always has priority Program is currently being used.
• 3. Von einer Nutzung der OE-Signalisierung ist Abstand zu nehmen, da es einen Wechsel des Ensembles bedingt, welcher das Risiko birgt, daß das signalisierte Ensemble im Moment nicht empfangbar ist. Es entsteht dann eine, durch den Wechsel bedingte, Pause von mehreren Sekunden, welche sich für den Benutzer als sehr störend auswirkt.3. You should refrain from using OE signaling because there is a change of the Ensemble, which carries the risk that the signaled ensemble is not at the moment is receivable. There is then a pause of several seconds due to the change, which is very annoying for the user.
• 4. Bei gutem DAB-Empfang kann der FM-Tuner die Aufgabe übernehmen, im Hintergrund das FM- Band zyklisch nach RDS-TA's abzusuchen, welche dann dem Benutzer (unter Beachtung von Punkt 1 und 2) in seinen laufenden DAB-Service eingespielt werden können.4. If the DAB reception is good, the FM tuner can take over the task of Search the tape cyclically for RDS-TA's, which are then sent to the user (taking point 1 and 2) can be imported into its ongoing DAB service.

Anmerkungannotation

Die Behandlung von TA's beschränkte sich im Rahmen der Diplomarbeit auf die theoretische Betrachtung, da in Baden-Württemberg zu diesem Zeitpunkt die notwendigen Daten im FIC nicht zur Verfügung standen. The treatment of TAs was limited to the theoretical part of the thesis Consideration, since in Baden-Württemberg the necessary data was not available in the FIC at this time Were available.  

4.5 BEDEUTUNG VON GPS IN DAB/FM-DIVERSITY-SYSTEMEN4.5 MEANING OF GPS IN DAB / FM DIVERSITY SYSTEMS

Das Vorhandensein einer Selbstortungsmöglichkeit eines DAB-Empfängers, z. B. mit Hilfe von GPS, eröffnet neue Betrachtungswinkel im Bezug auf Diversity-Systeme. Da mittlerweile Navigationssysteme im Fahrzeug immer mehr an Bedeutung gewinnen, ist durchaus denkbar, daß in solchen Geräten GPS zur Unterstützung des Diversity-Systems eingesetzt werden könnte. Im FIC des DAB-Signals können von den Sendeanstalten einige Daten eingespeist werden, die zu diesem Zweck durchaus geeignet sind. Einige Möglichkeiten der Umsetzung sollen im Folgenden beschrieben werden.The presence of a self-location possibility of a DAB receiver, e.g. B. with the help of GPS, opens up new perspectives in relation to diversity systems. Since navigation systems in vehicles are becoming more and more important, it is conceivable that GPS is used in such devices to support the diversity system could. In the FIC of the DAB signal, some data can be fed in by the broadcasters that are related to are quite suitable for this purpose. Some of the implementation options are described below.

4.5.1 REGION-IDENTIFIER4.5.1 REGION IDENTIFIER

Mit Hilfe des Region-Identifiers kann ein Sendegebiet durch Angabe der geographischen Breite und Länge der Eckpunkte eines Rechtecks definiert werden. Wenn nun ein Empfänger über ein Ortungssystem (GPS) verfügt, kann auf einfache Art und Weise bestimmt werden, ob sich der Empfänger im Sendegebiet befindet oder es gerade verläßt. Es kann dadurch eine Abschätzung getroffen werden, ob qualitativ hochwertiger Empfang möglich ist oder nicht. Anhand dieser Abschätzung können dann die Qualitätsbewertungskriterien entsprechend angepaßt werden. Ebenfalls kann eine Selbstlernfunktion implementiert werden, in der Form, daß der Empfänger alle empfangenen Region-Id's speichert und somit über das Ortungssystem in der Lage ist, zu erkennen, wenn in einen neuen Sendebereich eingefahren wird. Eine solche Funktionalität hat den Vorteil, daß ein Suchlauf gezielt gestartet werden kann, wenn, angezeigt durch einen gespeicherte Region-Id, neue Services vermutet werden können. Ein solches adaptives System hat den Vorteil, daß dem Benutzer, in den von ihm häufig befahrenen Gebieten, bei minimalem Bedienaufwand eine möglichst optimale Programmvielfalt angeboten werden kann. With the help of the region identifier, a transmission area can be specified by specifying the latitude and Length of the corner points of a rectangle. If a receiver now has a positioning system (GPS), it can be done easily be determined whether the recipient is in the transmission area or is leaving it. This makes it possible to estimate whether high-quality reception is possible or not. Based on this estimate, the quality assessment criteria can then be made accordingly be adjusted. A self-learning function can also be implemented, in such a way that the receiver is all received region IDs and is thus able to recognize via the location system when entering a new transmission area. Such functionality has the advantage that a search can be started specifically if indicated by a saved region id, new services can be suspected. Such an adaptive system has the advantage that the user, in the frequently used by him Areas with the best possible range of programs with minimal operating effort can.  

4.5.2 TRANSMITTER-IDENTIFICATION-INFORMATION (TII)4.5.2 TRANSMITTER IDENTIFICATION INFORMATION (TII)

Die TII enthält die geographischen Koordinaten der Sendeanlagen, die an der Übertragung des entsprechenden Ensembles beteiligt sind. Es liegt nahe, diese Information ähnlich zu nutzen, wie schon unter 4.5.1 beschrieben. Der Unterschied liegt nur darin, daß, unter Kenntnis der Eigenposition, die Abstände zu den umliegenden Sendern bestimmt werden können. Somit kann dann ebenfalls eine grobe Abschätzung darüber getroffen werden, wie sich die Empfangsqualität verhalten wird. Die Bewertungskriterien können dann entsprechend angepaßt werden. Eine adaptive Lösung ist ebenfalls denkbar; sie könnte folgendermaßen aussehen: Jeder bereits empfangenen TII wird ein Radius zugeordnet, der durch die Beobachtung des Qualitätsverlaufs festgelegt wird. Es entsteht eine Datenbank in der alle bereits empfangenen Sendestationen mit ihrer geschätzten Reichweite enthalten sind. Der Empfänger ist nun in der Lage im Voraus zu erkennen, wann in ein Sendegebiet eingefahren wird und kann, entsprechend der Datenbank, gezielt einige wenige Frequenzen zyklisch scannen.The TII contains the geographical coordinates of the transmitters involved in the transmission of the corresponding ensembles are involved. It makes sense to use this information in a similar way as described under 4.5.1. The only difference is that, knowing your own position, the distances to the surrounding stations can be determined. A rough estimate of how the Reception quality will behave. The evaluation criteria can then be adjusted accordingly. An adaptive solution is also conceivable; it could look like this: A radius is assigned to each TII that has already been received Quality course is determined. A database is created in which all the transmitters already received with their estimated ones Range are included. The receiver is now able to recognize in advance when in a Transmission area is entered and can, according to the database, selectively a few frequencies scan cyclically.

Claims (5)

1. DAB-Empfänger mit einem RDS-FM-Empfänger
mit einem RDS-Decoder zur Bestimmung der Programmbezeichnung des eingestellten FM-Rundfunkprogrammes,
mit einem DAB-Decoder zur Bestimmung der Programmbezeichnung des eingestellten DAB-Rundfunkprogrammes,
mit einer Qualitätsbewertungseinheit zur Bewertung der Empfangsqualität des DAB- Empfängers und des RDS-FM-Empfängers,
mit einer Steuereinheit, die den DAB-Empfänger und den RDS-FM-Empfänger so steuert, daß sie Programme mit entsprechender Programmbezeichnung empfangen,
mit einem Schalter, der gesteuert durch die Steuereinheit qualitätsabhängig eingangsseitig zwischen dem DAB-Empfänger und dem RDS-FM-Empfänger umschaltet und das zugeführte Empfangssignal einem Ausgang des DAB- Empfängers mit RDS-FM-Empfänger zuführt.1. DAB receiver with an RDS-FM receiver
with an RDS decoder to determine the program name of the set FM radio program,
with a DAB decoder to determine the program name of the set DAB radio program,
with a quality evaluation unit for evaluating the reception quality of the DAB receiver and the RDS-FM receiver,
with a control unit that controls the DAB receiver and the RDS-FM receiver so that they receive programs with the corresponding program name,
with a switch which, controlled by the control unit, switches on the quality side on the input side between the DAB receiver and the RDS-FM receiver and feeds the received signal to an output of the DAB receiver with an RDS-FM receiver. 2. DAB-Empfänger mit einem RDS-FM-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit zur Bildung über einen vorgegebenen Zeitraum gemittelte Qualitätswerte vorgesehen ist und deren gemittelte Qualitätswerte der Steuereinheit zugeführt werden.2. DAB receiver with an RDS-FM receiver according to claim 1, characterized characterized as a unit for education over a given period of time averaged quality values is provided and their averaged quality values the Control unit are fed. 3. DAB-Empfänger mit einem RDS-FM-Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Bildung gemittelte Qualitätswerte so ausgebildet ist, daß der vorgegebene Zeitraum zur Mittelung der Qualitätswerte des RDS-FM- Empfänger länger gewählt ist als der vorgegebene Zeitraum für den DAB- Empfänger.3. DAB receiver with an RDS-FM receiver according to claim 2, characterized characterized in that the unit for the formation of averaged quality values is designed is that the specified period for averaging the quality values of the RDS-FM Recipient is selected longer than the specified period for the DAB Receiver. 4. DAB-Empfänger mit einem RDS-FM-Empfänger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß vor einer Programmumstellung oder vor einem Sendersuchlauf des DAB-Empfängers der Schalter so gesteuert wird, daß das Empfangssignal des RDS-FM-Empfänger über den Schalter dem Ausgang zugeführt wird. 4. DAB receiver with an RDS-FM receiver according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the control unit is designed such that before a Program change or before a channel search by the DAB receiver Switch is controlled so that the received signal of the RDS-FM receiver the switch is fed to the output.   5. DAB-Empfänger mit einem RDS-FM-Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß nach einer Programmumstellung oder nach einem Sendersuchlauf des DAB-Empfängers der Schalter so gesteuert wird, daß das Empfangssignal des DAB-Empfängers über den Schalter dem Ausgang zugeführt wird.5. DAB receiver with an RDS-FM receiver according to claim 2, characterized characterized in that the control unit is designed so that after a Program change or after a station search by the DAB receiver Switch is controlled so that the received signal of the DAB receiver via the Switch is fed to the output.