DE60023655T2 - Tonmischungsverfahren, sender und empfänger für am und fm in-band auf-kanal digitalen tonrundfunk - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Signalverarbeitung und insbesondere derartige Verfahren und Vorrichtungen zur Milderung der Auswirkungen von Signalschwund, zeitweiligen Unterbrechungen oder schweren Kanalbeeinträchtigungen in einem digitalen In-Band-on-Channel-Tonrundfunksystem.
- Digitaler Tonrundfunk (DAB) ist ein Medium zur Bereitstellung von Ton digitaler Qualität, der bestehenden analogen Rundfunkformaten überlegen ist. Sowohl AM- als auch FM-DAB-Signale können in einem Hybridformat, bei dem das digital modulierte Signal mit dem gegenwärtig gesendeten analogen AM- oder FM-Signal koexistiert, oder in einem volldigitalen Format ohne ein analoges Signal gesendet werden. In-Band-on-Channel-(IBOC-)DAB-Systeme erfordern keine neuen Spektrumzuweisungen, weil jedes DAB-Signal gleichzeitig innerhalb der gleichen spektralen Maske einer bestehenden AM- oder FM-Kanalzuweisung gesendet wird. IBOC fördert die Wirtschaftlichkeit des Spektrums, während es Rundfunksendern ermöglicht, ihre jetzige Zuhörerschaft mit Ton von digitaler Qualität zu versorgen. Mehrere IBOC-DAB-Ansätze sind vorgeschlagen worden.
- Die Verwendung von FM-IBOC-DAB-Rundfunksystemen ist Gegenstand mehrerer US-Patente gewesen, einschließlich der Patente Nr. 5 465 396, 5 315 583, 5 278 844 und 5 278 826. In jüngerer Zeit kombiniert ein vorgeschlagenes FM-IBOC-DAB-Signal einen analog modulierten Träger mit einer Vielzahl von orthogonalen frequenzmultiplexierten (OFDM-)Zwischenträgern, die in dem Bereich von ungefähr 129 kHz bis 199 kHz ausgehend von der FM-Mittenfrequenz angeordnet sind, sowohl oberhalb als auch unterhalb des Spektrums, das von einem analog modulierten FM-Wirtsträger belegt ist.
- Ein AM-IBOC-DAB-Ansatz, der im US-Patent Nr. 5 588 022 bekanntgemacht wird, stellt ein Verfahren zum gleichzeitigen Rundsenden analoger und digitaler Signale in einem Standard-AM-Rundfunkkanal vor. Unter Verwendung dieses Ansatzes wird ein amplitudenmoduliertes Funkfrequenzsignal mit einem ersten Frequenzspektrum rundgesendet. Das amplitudenmodulierte Funkfrequenzsignal weist einen ersten Träger auf, der durch ein analoges Programmsignal moduliert ist. Gleichzeitig wird eine Vielzahl von digital modulierten Trägersignalen innerhalb einer Bandbreite rundgesendet, die das erste Frequenzspektrum einschließt. Jedes digital modulierte Trägersignal wird durch einen Anteil eines digitalen Programmsignals moduliert. Eine erste Gruppe der digital modulierten Trägersignale liegt innerhalb des ersten Frequenzspektrums und ist in Quadratur zu dem ersten Trägersignal moduliert. Zweite und dritte Gruppen der digital modulierten Trägersignale liegen außerhalb des ersten Frequenzspektrums und sind sowohl in Phase als auch in Quadratur zu dem ersten Trägersignal moduliert. Mittels orthogonaler Frequenzmultiplexierung (OFDM) werden Mehrfachträger verwendet, um die übermittelte Information zu transportieren.
- Funksignale unterliegen intermittierendem Schwund oder Unterbrechungen, deren Einfluß man in Rundfunksystemen begegnen muß. Herkömmlicherweise mildert FM-Funk die Auswirkungen von Schwund oder teilweisen Unterbrechungen durch Übergang von völlig stereophonem Ton zu monophonem Ton. Ein gewisser Grad an Milderung wird erreicht, weil die Stereoinformation, die auf einen Zwischenträger moduliert ist, einen höheren Rauschabstand erfordert, um auf ein vorgegebenes Qualitätsniveau zu demodulieren, als die monophone Information, die im Basisband liegt. Jedoch gibt es einige Unterbrechungen, die das Basisband hinreichend "ausschalten" und dadurch eine Lücke im Empfang des Tonsignals hervorrufen. IBOC-DAB-Systeme sollten so aufgebaut sein, daß sie sogar diese letztere Art von Unterbrechungen im herkömmilichen analogen Rundfunk mildern, zumindest da, wo solche Unterbrechungen von intermittierender Art sind und nicht länger als wenige Sekunden andauern. Um diese Milderung zu erreichen, kann ein digitales Tonrundfunksystem das Senden eines primären Rundfunksignals zusammen mit einem redundanten Signal verwenden, wobei das redundante Signal um einen vorbestimmten Zeitbetrag in der Größenordnung von mehreren Sekunden in bezug auf das primäre Rundfunksignal verzögert ist. Eine entsprechende Verzögerung wird in den Empfänger einbezogen, um das empfangene primäre Rundfunksignal zu verzögern. Ein Empfänger kann eine Verschlechterung im primären Rundfunkkanal, die einen Schwund oder einen Unterbrechungen im RF-Signal darstellt, feststellen, bevor sie vom Hörer wahrgenommen wird. Als Antwort auf eine solche Feststellung kann das beschädigte primäre Tonsignal zeitweilig durch das verzögerte redundante Signal ersetzt werden, das als "Lückenfüller" wirkt, wenn das primäre Signal beschädigt oder nicht verfügbar ist. Dies stellt eine Überblendfunktion für einen sanften Übergang vom primären Tonsignal zum verzögerten redundanten Signal dar.
- Das Konzept des Übergangs von einem DAB-Signal eines IBOC-Systems zu einem analogen, zeitlich verzögerten Tonsignal (AM- oder FM-Signal) ist in einem gleichzeitig anhängigen und auf denselben Anmelder übertragenen US-Patent Nr. 6178317 für "A System and Method for Mitigating Intermittent Interruptions In an Audio Radio Broadcast System", Seriennummer 08/947 902, angemeldet am 9. Oktober 1997, entsprechend der veröffentlichten Patentanmeldung WO 99/20007, beschrieben. Die in dieser Anmeldung enthaltene Implementierung ging davon aus, daß das analoge Signal in Echtzeit verzögert werden kann, und zwar durch Hardware-Verarbeitung des Signals nach dem Brechstangenprinzip in Echtzeit, wo die relativen Verzögerungen genau gesteuert werden können.
- Brian W. Kroeger et al., "Compatibility of FM Hybrid In-Band On-Channel (IBOC) System for Digital Audio Broadcasting", IEEE-Transactions on Broadcasting, USA, New York, Vol .3, Nr. 4, Dezember 1997, offenbart das Überblenden analoger und digitaler Signale in einem In-Band-on-Channel-Tonrundfunksystem.
- Jedoch wäre es erwünscht, eine Verzögerungssteuerung zu gestalten, die unter Verwendung von nicht in Echtzeit programmierbaren digitalen Signalprozessoren (DSP) implementiert werden kann. Diese Erfindung stellt ein DAB-Signalverarbeitungsverfahren mit Diversity-Verzögerungs- und Überblendfunktionen bereit, das unter Verwendung programmierbarer DSP-Chips, die nicht in Echtzeit arbeiten, implementiert werden kann.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Diese Erfindung stellt ein Verfahren und einen Sender zum Senden eines zusammengesetzten digitalen Tonrundfunksignals bereit, wie in den Ansprüchen 1 und 4 definiert.
-
1 ist ein Blockschaltbild eines DAB-Senders, der digitale Tonrundfunksignale gemäß der vorliegenden Erfindung rundsenden kann. -
2 ist ein Blockschaltbild eines Funkempfängers, der imstande ist, analoge und digitale Anteile eines digitalen Rundfunksignals gemäß der vorliegenden Erfindung zu mischen. -
3 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Ausrichtung der Tonrahmen mit einem Rahmensynchronisationssymbol darstellt; und -
4 ist ein funktionales Blockschaltbild, das die Implementierung des Überblendens für Hybrid-FM-DAB-Empfänger darstellt. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Mit Bezug auf die Abbildungen ist
1 ein Blockschaltbild eines DAB-Senders10 , der digitale Tonrundfunksignale gemäß der vorliegenden Erfindung rundsenden kann. Eine Signalquelle12 stellt das zu sendende Signal bereit. Das Quellensignal kann viele Formen annehmen, zum Beispiel die eines analogen Programmsignals und/oder eines digitalen Informationssignals. Ein auf einem digitalen Signalprozessor (DSP) beruhender Modulator14 verarbeitet das Quellensignal entsprechend verschiedenen Signalverarbeitungsmethoden, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind, wie etwa Quellencodierung, Verschachtelung und Vorwärts-Fehlerkorrektur, um In-Phase- und Quadraturkomponenten des komplexen Basisbandsignals auf den Leitungen16 und18 zu erzeugen. Diese Komponenten werden im Aufwärts-Umsetzerblock20 in der Frequenz nach oben verschoben, gefiltert und auf eine höhere Abtastrate interpoliert. Dies erzeugt digitale Abtastwerte mit einer Rate fs auf dem Zwischenfrequenzsignal fif auf der Leitung22 . Der Digital/Analog-Umsetzer24 konvertiert das Signal in ein analoges Signal auf einer Leitung26 . Ein Zwischenfrequenzfilter28 weist Alias-Frequenzen ab, um das Zwischenfrequenzsignal fif auf der Leitung30 zu erzeugen. Ein lokaler Oszillator32 erzeugt ein Signal flo auf der Leitung34 , das durch einen Mischer36 mit dem Zwischenfrequenzsignal auf der Leitung30 gemischt wird, um Summen- und Differenzsignale auf der Leitung38 zu erzeugen. Das Summensignal und andere unerwünschte Intermodulationskomponenten sowie Rauschen werden durch das Spiegelfrequenzunterdrückungsfilter40 zurückgewiesen, um das modulierte Trägersignal fc auf der Leitung42 zu erzeugen. Ein Hochleistungsverstärker44 sendet dann dieses Signal an eine Antenne46 . -
2 ist ein Blockschaltbild eines Funkempfängers, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das DAB-Signal wird an der Antenne SO empfangen. Ein Bandpaß-Vorauswahlfilter52 läßt das in Betracht kommende Frequenzband durch, einschließlich des erwünschten Signals mit der Frequenz fc, weist aber das Spiegelsignal bei fc – 2fif (für einen lokalen Oszillator, der ins untere Seitenband injiziert) zurück. Der rauscharme Verstärker54 verstärkt das Signal. Das verstärkte Signal wird in einem Mischer56 mit einem Lokal-Oszillator-Signal flo gemischt, das auf der Leitung58 durch einen abstimmbaren lokalen Oszillator60 bereitgestellt wird. Dies erzeugt ein Summensignal (fc + flo) und ein Differenzsignal (fc – flo) auf der Leitung62 . Das Zwischenfrequenzfilter64 läßt das Zwischenfrequenzsignal fif durch und dämpft Frequenzen außerhalb der Bandbreite des in Betracht kommenden modulierten Signals. Ein Analog/Digital-Umsetzer66 arbeitet unter Verwendung eines Taktsignals fs, um digitale Abtastwerte auf der Leitung68 mit einer Rate fs zu erzeugen. Der digitale Abwärtsumsetzer70 verschiebt das Signal in der Frequenz, filtert und dezimiert es, um In-Phase- und Quadratursignale mit niedrigerer Abtastrate auf den Leitungen72 und74 zu erzeugen. Ein auf einem digitalen Signalprozessor beruhenden Demodulator76 sorgt dann für eine zusätzliche Signalverarbeitung, um ein Ausgangssignal auf der Leitung78 für die Ausgabevorrichtung80 zu erzeugen. - Bei fehlendem digitalem Anteil des DAB-Tonsignals (zum Beispiel wenn der Kanal anfänglich abgestimmt wird oder wenn ein DAB-Ausfall auftritt) wird das analoge AM- oder FM-Backup-Tonsignal in den Tonausgang eingespeist. Wenn das DAB-Signal verfügbar wird, implementiert der auf einem digitalen Signalprozessor beruhende Demodulator eine Überblendfunktion, um das analoge Backup-Signal sanft abzuschwächen und letzten Endes zu entfernen, während das DAB-Tonsignal eingeblendet wird, so daß der Übergang kaum zu bemerken ist.
- Ein ähnliches Überblenden erfolgt bei Kanalausfällen, die das DAB-Signal beschädigen. Die Beschädigung wird während der Diversity-Verzögerungszeit durch eine Fehlerermittlungseinrichtung durch zyklische Redundanzprüfung (CRC) detektiert. In diesem Fall wird das analoge Signal allmählich in das Ausgangstonsignal eingeblendet, während das DAB-Signal gedämpft wird, so daß der Ton vollständig zum Analogen übergeht, wenn die DAB-Beschädigung im Tonausgang auftritt. Ferner gibt der Empfänger das analoge Tonsignal immer dann aus, wenn das DAB-Signal nicht vorhanden ist.
- In einem vorgeschlagenen Konzept für einen digitalen Tonrundfunk-Empfänger wird das analoge Ersatz-Signal detektiert und demoduliert, wobei ein Tonabtastwertstrom von 44,1 kHz erzeugt wird (Stereo im Fall von FM, was bei Bedingungen eines niedrigen Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) weiter zu Mono oder Stumm übergehen kann). Die Abtastrate von 44,1 kHz ist synchron zum lokalen Referenztakt des Empfängers. Der Datendecodierer erzeugt ebenfalls Tonabtastwerte mit 44,1 kHz, jedoch sind diese mit dem Modem-Datenstrom synchron, der auf dem Referenztakt des Senders beruht. Winzige Unterschiede in den 44,1-kHz-Takten zwischen dem Sender und dem Empfänger verhindern ein direktes Eins-zu-Eins-Überblenden der analogen Signalabtastwerte, da der Toninhalt mit der Zeit schließlich auseinanderlaufen würde. Deshalb ist ein Verfahren zur Neuausrichtung der analogen und der DAB-Tonabtastwerte erforderlich.
- Der Sendermodulator ordnet digitale Information zu aufeinanderfolgenden Modemahmen
82 , wie in3 dargestellt. Ein Rahmensynchronisationssymbol (FSS)84 wird am Anfang jedes Rahmens gesendet, was zum Beispiel alle 256 OFDM-Signale geschieht. Das Rahmensynchronisationssymbol (FSS) zeigt die Ausrichtung zwischen den analogen und den digitalen Signalen an, wie in3 dargestellt. Die Modemrahmendauer in der bevorzugten Ausführungsform enthält Symbole aus genau 16 Tonrahmen86 (ein Zeitabschnitt von ungefähr 371,52 Millisekunden). Die Vorderflanke des FSS ist auf die Vorderflanke des Tonrahmens 0 ausgerichtet (Modulo 16). Die entsprechende Vorderflanke des analogen Backup-Signals wird gleichzeitig mit der Vorderflanke des FSS übertragen. Der codierte Datenrahmen, der die entsprechende komprimierte Information für den Tonrahmen 0 enthält, wurde in Wirklichkeit vor dem Modemrahmen gesendet, der in der Vergangenheit um exakt die Diversity-Verzögerung versetzt gesendet wurde. Die entsprechende Vorderflanke ist als der Zeitabtastwert des analogen (FM) Signals definiert, der dem ersten Abtastwert des FSS oder dem Anfang des Modemrahmens entspricht. Die Diversity-Verzögerung ist ein definiertes ganzzahliges Vielfaches von Modemrahmen. Die Diversity-Verzögerung ist erheblich größer als die Verarbeitungsverzögerungen, die durch die digitale Verarbeitung in einem DAB-System entstehen, wobei die Verzögerung größer als 2,0 Sekunden ist und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 3,0–5,0 Sekunden liegt. - Die analogen und digitalen Tonabtastwerte können durch Abtastwert-Interpolation (veränderte Abtastung) eines der Tonströme ausgerichtet werden, so daß er mit dem anderen synchron ist. Wenn der lokale 44,1-kHz-Takt des Empfängers für den D/A-Tonausgang verwendet werden soll, dann ist es am einfachsten, den digitalen Tonstrom neu abzutasten, um ihn in den analogen Tonstrom einzublenden, der bereits synchron zum lokalen Takt des Empfängers ist. Dies wird so durchgeführt wie in der Überblendmethode, die im funktionalen Blockschaltbild von
4 dargestellt ist. Die Implementierung des Überblendens von4 ist dafür bestimmt, mit einer Nicht-Echtzeit-Computerverarbeitung der Signalabtastwerte kompatibel zu sein. Zum Beispiel werden sämtliche Verzögerungen durch Zählen von Signalabtastwerten statt durch Messen der absoluten Zeit oder periodische Taktzählungen implementiert. Dabei handelt es sich um das "Markieren" von Signalabtastwerten, wo eine Ausrichtung erforderlich ist. Daher ist die Implementierung für locker eingebundene DSP-Unterprogramme offen, bei denen eine Übertragung großer Datenmengen und Verarbeitung von Signalabtastwerten akzeptabel ist. Die einzigen Einschränkungen sind dann absolute Anforderungen an die Gesamt-Verarbeitungsverzögerung zusammen mit geeigneter Markierung der Signalabtastwerte, um Mehrdeutigkeit über das Zeitfenster der Verarbeitung auszuschließen. -
4 ist ein funktionales Blockschaltbild des relevanten Abschnitts eines Hybrid-FM-DAB-Empfängers. Ein Hybrid-AM-DAB-Empfänger würde eine nahezu identische Funktionalität aufweisen. Um die Beschreibung der Erfindung in4 zu erleichtern, sind Programmsignalwege als durchgezogene Linien dargestellt, während Steuerungssignalwege in gestrichelten Linien dargestellt sind. Das auf der Leitung100 in die Überblendfunktion eingegebene Signal ist das komplexe Basisband-Modemsignal (in der bevorzugten Ausführungsform für FM mit 744.187,5 kHz abgetastet). Block102 stellt dar, daß dieses Signal in einen analogen FM-Signalweg104 und einen digitalen Signalweg106 aufgeteilt wird. Dies wird erreicht, indem Filter verwendet werden, um die Signale zu trennen. Der analoge FM-Signalweg wird durch den FM-Detektor108 verarbeitet, der eine mit 44,1 kHz abgetastete Stereo-Tonausgangsfolge auf der Leitung110 erzeugt. Dieses FM-Stereosignal kann auch seinen eigenen Algorithmus für den Übergang zu Mono haben, ähnlich dem, was bereits in Autoradios getan wird, um das SNR zu Lasten der Stereotrennung zu verbessern. Der Einfachheit halber wird die FM-Stereofolge, wie in Block112 dargestellt, unter Verwendung des FM-Tonrahmentaktgebers114 in FM-Tonrahmen von 1024 Stereo-Tonabtastwerten gerahmt. Diese Rahmen können dann blockweise übertragen und verarbeitet werden. Die FM-Tonrahmen auf der Leitung116 werden dann in Block118 mit den neuausgerichteten digitalen Tonrahmen überblendet, wenn verfügbar. Ein Überblendsteuerungssignal wird auf der Leitung120 eingegeben, um das Tonrahmen-Überblenden zu steuern. Das Überblendsteuerungssignal steuert die relativen Beträge des analogen und des digitalen Anteils des Signals, die verwendet werden, um das Ausgangssignal zu bilden. Normalerweise reagiert das Überblendsteuerungssignal auf ein gewisses Maß der Verschlechterung des digitalen Anteils des Signals. Die Methode, die verwendet wird, um das Überblendsteuerungssignal zu erzeugen, ist nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung, jedoch beschreibt die vorher erwähnte Anmeldung 08/947 902 ein Verfahren zur Erzeugung eines Überblendsteuerungssignals. - Das Basisband-Eingangssignal wird außerdem in den digitalen Weg
106 aufgeteilt, um es vom analogen FM-Signal zu trennen, und zwar durch dessen eigene Filter. Block122 stellt dar, daß das DAB-Basisbandsignal nach geeigneter Korrektur für unterschiedliche Verarbeitungsverzögerungen wegen der Aufteilungsfilter mit der FM-Tonrahmenausrichtung "markiert" wird. Diese Markierung ermöglicht eine nachfolgende Ausrichtungsmessung, so daß die digitalen Tonrahmen wieder auf die FM-Tonrahmen ausgerichtet werden können. Der digitale Signaldemodulator124 gibt die komprimierten und codierten Datenrahmen zur anschließenden Umwandlung in digitale Tonsignalrahmen an den Decodierer126 aus. Es wird angenommen, daß der digitale Signaldemodulator auch Detektion, Synchronisation und jegliche Vorwärts-Fehlerkorrektur-(FEC-)Decodierung des Modemsignals einschließt, die nötig ist, um decodierte und gerahmte Bits als sein Ausgangssignal bereitzustellen. Außerdem detektiert der digitale Signaldemodulator das Rahmensynchronisationssymbol (FSS) und mißt die Zeitverzögerung relativ zu den auf die FM-Tonrahmen ausgerichteten markierten Basisband-Abtastwerten. Diese gemessene Zeitverzögerung, wie durch Block128 dargestellt, widerspiegelt den zeitlichen Versatz der digitalen Tonsignalrahmen relativ zur FM-Tonrahmenzeit mit der Auflösung der 744.187,5-kHz-Abtastwerte (das heißt Auflösung von ± 672 ns über eine Tonrahmenperiode). Jedoch verbleibt eine Mehrdeutigkeit in bezog darauf, welcher Tonrahmen ausgerichtet wird (das heißt 0 bis 15). Diese Mehrdeutigkeit wird einfach aufgelöst, indem jeder digitale Tonsignalrahmen mit einer Folgenummer 0 durch 15 Modulo 16 über eine Modemrahmenperiode markiert wird. Aus praktischen Gründen wird empfohlen, daß die Folgenummer unter Verwendung eines viel größeren Modulus identifiziert wird (zum Beispiel kennzeichnet eine 8-bit-Folgenummer digitale Tonsignalrahmen 0 bis 255), um "Spielraum" für die Verarbeitungszeit zu ermöglichen, während Mehrdeutigkeit bei der Modemrahmenausrichtung über die Diversity-Verzögerung trotzdem verhindert wird. - Die im vorigen Absatz beschriebene Auflösung der Tonrahmen-Mehrdeutigkeit kann auch vereinfacht werden, indem eine exakte Anzahl von Tonrahmen pro Modernrahmen codiert wird. Dies erfordert eine Modifikation im Toncodierer, so daß nicht zugelassen wird, daß Tonrahmen von variabler Länge Modemrahmenränder spreizen. Diese Vereinfachung kann die Notwendigkeit für die Folgemarkierung von Tonrahmen beseitigen, da diese Rahmen (zum Beispiel 16, 32 oder 64 Tonrahmen) in einer bekannten feststehenden Reihenfolge innerhalb jedes Modemrahmens erscheinen würden.
- Nachdem der Ausrichtungsfehler gemessen wurde und bekannt ist, wird dieser Fehler durch Neuausrichtung der digitalen Tonsignalrahmen um genau diesen Betrag beseitigt. Dies wird in zwei Schritten erreicht. Der erste Neuausrichtungsschritt beseitigt den gebrochenen Abtastwert-Fehlausrichtungsfehler δ unter Verwendung des Interpolators für gebrochene Tonabtastwerte
130 . In Wirklichkeit tastet der Interpolator für gebrochene Tonabtastwerte einfach die digitalen Signalton-Abtastwerte mit einer Verzögerung δ erneut ab. Der nächste Schritt bei der Neuausrichtung beseitigt den ganzzahligen Anteil des Abtastwert-Verzögerungsfehlers. Dies wird erreicht, indem die gebrochen neuausgerichteten Tonabtastwerte in einen FIFO-Puffer132 geleitet werden. Nachdem diese Abtastwerte aus dem FIFO-Puffer gelesen wurden, werden sie neu ausgerichtet, wie durch Block134 dargestellt, so daß die neuausgerichteten digitalen Tonsignalrahmen synchron zu den FM-Tonrahmen sind. Der FIFO-Puffer führt eine erhebliche Verzögerung ein, die die Diversity-Verzögerung abzüglich der durch den Codierer übernommenen Verzögerung aufweist. Die neuausgerichteten digitalen Tonsignalrahmen auf der Leitung136 werden dann mit den FM-Tonrahmen auf der Leitung116 überblendet, um ein überblendetes Tonausgangssignal auf der Leitung138 zu erzeugen. - Obwohl die Rahmenmehrdeutigkeit nur an Rändern von Modemrahmen aufgelöst werden kann, sollte der gebrochene Tonabtastwertanteil (δ) des Zeitversatzes des FSS relativ zum markierten Basisbandabtastwert des digitalen Signals am Anfang jedes FM-Tonrahmens gemessen werden. Dies gestattet es, den gebrochenen Interpolationsverzögerungswert δ zu glätten, um Taktfluktuation durch Neuabtastung zu minimieren. Die dynamische Änderung des Fehlerwerts δ mit der Zeit ist proportional zum lokalen Taktfehler. Wenn zum Beispiel der lokale Taktfehler 10 ppm relativ zum DAB-Sendertakt ist, dann wird sich der gebrochene Abtastwertfehler δ annähernd alle 2,3 Sekunden um einen ganzen Tonabtastwert ändern. Ebenso beträgt die Veränderung von δ über eine Modemrahmendauer ungefähr ein Sechstel eines Tonabtastwertes. Diese Schrittgröße kann für Ton hoher Qualität zu groß sein. Daher ist die Glättung von δ erwünscht, um diese Taktfluktuation zu minimieren.
- Diese besondere Implementierung des Überblendens ermöglicht es dem DAB-Demodulator, dem Decodierer und dem Interpolator für gebrochene Tonabtastwerte, ohne strenge Zeitvorgaben zu arbeiten, so lange diese Arbeitsgänge innerhalb der Diversity-Verzögerungszeit abgeschlossen werden, so daß die digitalen Tonsignalrahmen zu den geeigneten Überblendzeiten verfügbar sind.
- Die Ton-Überblendfunktion dieser Erfindung schließt die für alle DAB-IBOC-Systeme erforderliche Diversity-Verzögerung ein. Die bevorzugte Ausführungsform weist eine Ausrichtung der Tonabtastrate auf einen von der lokalen Taktquelle des Empfängers abgeleiteten 44,1-kHz-Takt auf. Die hier beschriebene besondere Implementierung betrifft die Verwendung programmierbarer DSPs, die im Gegensatz zu Echtzeit-Hardwareimplementierungen in Nicht-Echtzeit arbeiten. Die Ausrichtung muß einen virtuellen 44,1-kHz-DAB-Takt berücksichtigen, der synchron zum gesendeten digitalen DAB-Signal ist. Obwohl der Sender- und der lokale Empfängertaktgeber nominell für eine Tonabtastrate von 44,1 kHz ausgelegt sind, führen physische Takttoleranzen zu einem Fehler, der im Empfänger berücksichtigt werden muß. Das Verfahren der Ausrichtung betrifft die Interpolation (Neuabtastung) des DAB-Tonsignals, um diesen Taktfehler zu berücksichtigen.
- Wenngleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf ihre bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß an der beschriebenen Ausführungsform verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Claims (6)
- Verfahren zum Senden eines zusammengesetzten digitalen Tonrundfunk-Signals mit einem analogen Teil und einem digitalen Teil, um intermittierende Unterbrechungen beim Empfang des Digitalhörfunk-Signals zu mildern, wobei das Verfahren den Schritt umfaßt: Anordnen von Symbolen, die den digitalen Teil des Digitalhörfunk-Signals darstellen, zu einer Vielzahl von Audiorahmen (
86 ); und gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Erzeugen einer Vielzahl von Modemrahmen (82 ), wobei jeder der Modemrahmen eine vorbestimmte Anzahl von Audiorahmen aufweist; Hinzufügen eines Rahmensynchronisationssignals (84 ) zu jedem der Modemrahmen; Senden der Modemrahmen; und Senden des analogen Teils des Digitalhörfunk-Signals nach einer Zeitverzögerung, die einer ganzzahligen Anzahl von Modemrahmen entspricht. - Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt: Markieren jedes der Audiorahmen mit einer Folgenummer.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Folgenummern eine Serie von Nummern umfassen, die sich über eine Vielzahl von Modemrahmen erstrecken.
- Sender zum Senden eines zusammengesetzten digitalen Tonrundfunk-Signals mit einem analogen Teil und einem digitalen Teil, um intermittierende Unterbrechungen beim Empfang des Digitalhörfunk-Signals zu mildern, mit: einer Einrichtung zum Anordnen von Symbolen, die den digitalen Teil des Digitalhörfunk-Signals darstellen, zu einer Vielzahl von Audiorahmen; und gekennzeichnet durch: eine Einrichtung zum Erzeugen einer Vielzahl von Modemrahmen, wobei jeder der Modemrahmen eine vorbestimmte Anzahl von Audiorahmen aufweist; eine Einrichtung zum Hinzufügen eines Rahmensynchronisationssignals zu jedem der Modemrahmen; eine Einrichtung zum Senden der Modemrahmen; und eine Einrichtung zum Senden des analogen Teils des Digitalhörfunk-Signals nach einer Zeitverzögerung, die einer ganzzahligen Anzahl von Modemrahmen entspricht.
- Sender nach Anspruch 4, ferner mit: einer Einrichtung zum Markieren jedes Audiorahmens mit einer Folgenummer.
- Sender nach Anspruch 5, wobei die Folgenummern eine Serie von Nummern umfassen, die sich über eine Vielzahl von Modemrahmen erstrecken.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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