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Die
Erfindung betrifft einen Signalempfänger, der zum Empfangen eines
Signals mit einer RDS-Signalkomponente ausgelegt ist, und ein Verfahren zum
Trennen einer RDS-Signalkomponente von einem empfangenen Signal.
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Viele
FM-Radiostationen übertragen
Informationen über
die aktuelle Verkehrssituation an ihrer Hörer. Einige Fahrer sind am
Hören der
aktuellen Verkehrsmeldungen für
ihr Gebiet interessiert, aber sie wollen nicht kontinuierlich eine
bestimmte Radiostation hören.
Für diese
Fahrer wurde der Standard ARI (Autofahrer Rundfunk Informationssystem)
entwickelt. Durch Modulieren eines Trägers mit niedrigen Frequenzen
von z. B. 125 Hz ist es möglich,
den FM-Empfängern anzuzeigen,
dass eine Verkehrsmeldung gesendet wird. Eine weitere Niederfrequenzkomponente
könnte
zum Signalisieren des jeweiligen Gebiets, für die die jeweilige Verkehrsmeldung
bestimmt ist, verwendet werden.
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Anstelle
von ARI, das vor ziemlich langer Zeit definiert wurde, wird der
Standard RDS (Radio Data System) immer wichtiger zur Übertragung
von zusätzlichen
Informationen bezüglich
des Programms einer FM-Station. Häufig werden beide Standards gleichzeitig
verwendet, wobei sowohl das RDS-Signal als auch das ARI-Signal auf
ein gemeinsames Trägersignal
moduliert werden. Als Träger
wird die dritte Oberwelle des Steuerträgers verwendet, wobei das RDS-Signal
auf die phasengleiche Komponente dieses Signals mit 57 kHz moduliert
wird und wobei die ARI-Informationen auf die Quadraturkomponente des
Trägers
moduliert werden. Ein FM-Empfänger muss
in der Lage sein, das Trägersignal
zu demodulieren, um die zugrundeliegenden RDS-Daten zu erhalten.
Das Dokument
EP0471412A2 des
Standes der Technik offenbart einen solchen FM-Empfänger.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Signalempfänger und ein Verfahren zum
Trennen einer RDS-Signalkomponente von einem empfangenen Signal
zu schaffen, wobei die Qualität
des decodierten RDS-Signals verbessert wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch einen Signalempfänger gemäß Anspruch
1 und durch ein Verfahren zum Trennen einer RDS-Signalkomponente
von einem empfangenen Signal nach Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen
davon sind jeweils in den abhängigen
Unteransprüchen
definiert. Ein Computerprogrammprodukt gemäß der Erfindung ist in Anspruch
23 definiert.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Signalempfänger
geschaffen, der zum Empfangen eines Signals mit einer RDS-Signalkomponente
ausgelegt ist. Der Signalempfänger
umfasst eine Abwärtsumsetzungseinheit
zum Umsetzen des empfangenen Signals in ein Grundbandsignal. Ferner
umfasst der Signalempfänger
einen ersten Signalpfad und einen zweiten Signalpfad für das Grundbandsignal.
Der erste Signalpfad umfasst eine erste Hochpassfiltereinheit, die
das Grundbandsignal filtert und ein hochpassgefiltertes Signal erzeugt,
und eine Frequenzsynchronisationseinheit, die aus dem hochpassgefilterten
Signal ein Frequenzsynchronisations-Trägersignal ableitet. Im zweiten
Signalpfad wird die Frequenz des Grundbandsignals gemäß dem Frequenzsynchronisations-Trägersignal
modifiziert, um ein synchronisiertes Grundbandsignal zu erhalten.
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Nachdem
das empfangene Signal auf das Grundband umgesetzt wurde, wird das
Grundbandsignal in einen ersten Signalpfad und einen zweiten Signalpfad
aufgeteilt. Der erste Signalpfad ist für das Liefern eines Frequenzsynchronisations-Trägersignals
verantwortlich, das zum Durchführen
einer Frequenzsynchronisation des Grundbandsignals erforderlich
ist. Zum Erzeugen des Frequenzsynchronisations-Trägersignals
müssen
die Niederfrequenzkomponenten des Grundbandsignals und insbesondere des
ARI-Signals unterdrückt
werden. Diese Aufgabe wird durch die erste Hochpassfiltereinheit
erfüllt.
Das hochpassgefilterte Signal wird zu einer Frequenzsynchronisationseinheit
geliefert und ausgehend vom hochpassgefilterten Signal kann das
Frequenzsynchronisations-Trägersignal
bestimmt werden.
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Die
Frequenzsynchronisation selbst wird innerhalb des zweiten Signalpfades
durchgeführt.
Das Grundbandsignal des zweiten Signalpfades wird gemäß dem Frequenzsynchronisations-Trägersignal synchronisiert,
das vom ersten Signalpfad geliefert wird, und ein synchronisiertes
Grundbandsignal wird erhalten. Das Grundbandsignal des zweiten Signalpfades
wird einer Filterungsoperation unterzogen, die nur wenig des Niederfrequenzteils
des Spektrums des Grundbandsignals unterdrückt – d. h. die Hochpassfilter-Kappungsfrequenz
ist niedriger – und daher
wird innerhalb des synchronisierten Grundbandsignals fast der volle
Bereich von Spektralkomponenten bewahrt. Der Niederfrequenzteil
des Spektrums des RDS-Signals geht nicht verloren.
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Das
Bewahren der meisten Niederfrequenzkomponenten des Grundbandsignals
impliziert, dass das synchronisierte Grundbandsignal immer noch Teile
des ARI-Signals umfasst. Dies ist jedoch kein Problem, da das RDS-Signal
auf die phasengleiche Komponente moduliert wurde, wobei das ARI-Signal auf
die Quadraturkomponente moduliert wurde. Sobald die Frequenzsynchronisation
des Grundbandsignals durchgeführt
wurde, ist es möglich,
die phasengleiche Komponente von der Quadraturkomponente des synchronisierten
Grundbandsignals zu trennen. Durch Bestimmen des Realteils des synchronisierten Grundbandsignals
wird die phasengleiche Komponente erhalten und durch Bestimmen des
Imaginärteils
des synchronisierten Grundbandsignals wird die Quadraturkomponente
erhalten. Die phasengleiche Komponente enthält keine ARI-Signalkomponenten. Daher
ermöglicht
die Erfindung, das RDS-Signal ohne irgendwelche Verzerrungen zu
erhalten, wobei der volle Bereich von Spektralkomponenten des RDS-Signals
bewahrt wird. Dies führt
zu einer höheren
Signalqualität
des decodierten RDS-Signals. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die gesamte Signalleistung des synchronisierten Grundbandsignals erhöht wird,
da die Niederfrequenzkomponenten des Grundbandsignals nicht verloren
gehen. Gleichzeitig unterdrückt
das erste Hochpassfilter das ARI-Signal vollständig, so dass die Frequenzsynchronisationsschleife
durch die ARI-Signale nicht beeinflusst wird.
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Vorzugsweise
ist die Kappungsfrequenz des ersten Hochpassfilters zum Unterdrücken von
Niederfrequenzkomponenten einer ARI-Signalkomponente des Grundbandsignals
ausgelegt. Aus dem hochpassgefilterten Signal wird das Frequenzsynchronisations-Trägersignal
abgeleitet. Falls das Eingangssignal der Frequenzsynchronisationseinheit starke
Beiträge
von Niederfrequenz-ARI-Komponenten umfasst, kann das Frequenzsynchronisations-Trägersignal
nicht korrekt bestimmt werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft,
die Frequenzsynchronisationseinheit mit einem Eingangssignal zu versehen,
in dem die Niederfrequenzkomponenten unterdrückt wurden. Dies kann durch
Entwerfen des ersten Hochpassfilters des ersten Signalpfades in
einer Weise, dass die Kappungsfrequenz des Hochpassfilters größer ist
als die Frequenz des ARI-Signals,
erreicht werden.
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Vorzugsweise
wird das empfangene Signal mit einer internen Trägerfrequenz in der Abwärtsumsetzungseinheit
multipliziert. Das empfangene Signal ist um seine Trägerfrequenz
zentriert. Um die weitere Signalverarbeitung in einer digitalen
Implementierung zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, das empfangene
Signal in ein Grundbandsignal umzuwandeln. Dies kann durch Erzeugen
der bekannten Trägerfrequenz
(57 kHz) seitens des Empfängers
durchgeführt
werden. Dann wird das empfangene Signal mit dieser internen Trägerfrequenz
multipliziert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung umfasst der Signalempfänger
ein angepasstes Filter zum Unterdrücken von außerhalb des Bandes befindlichen
Frequenzkomponenten des Grundbandsignals. Das angepasste Filter
könnte
z. B. ein Tiefpassfilter sein, wobei die Kappungsfrequenz des Filters
gemäß dem Frequenzbereich
des Grundbandsignals bestimmt wird. Durch Unterdrücken von
außerhalb
des Bandes befindlichen Frequenzkomponenten wird der Rauschabstand
des Grundbandsignals verbessert.
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Vorzugsweise
wird die Frequenzsynchronisationseinheit als Frequenzsynchronisationsschleife und
vorzugsweise als COSTAS-Schleife implementiert. In einer Frequenzsynchronisationsschleife
wird eine Frequenzsynchronisation zwischen dem Träger des
empfangenen Signals und dem internen Träger erreicht. Sobald der Träger des
empfangenen Signals und der interne Träger synchronisiert sind, kann das
empfangene Signal demoduliert werden und die phasengleiche Komponente
und die Quadraturkomponente des empfangenen Signals können unterschieden
werden.
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Vorzugsweise
umfasst der zweite Signalpfad eine Mischungseinheit zum Multiplizieren
des Grundbandsignals mit dem Frequenzsynchronisations-Trägersignal,
um das synchronisierte Grundbandsignal zu erhalten. Ausgehend vom
hochpassgefilterten Signal des ersten Signalpfades erzeugt die Frequenzsynchronisationseinheit
das Frequenzsynchronisations-Trägersignal.
Wenn das Grundbandsignal des zweiten Signalpfades mit dem Frequenzsynchronisations-Trägersignal
multipliziert wird, werden die Frequenz und die Phase des Grundbandsignals
in einer Weise verschoben, dass die Differenz zwischen der Träger frequenz
des empfangenen Signals und der internen Trägerfrequenz exakt kompensiert
wird. Ein synchronisiertes Grundbandsignal wird erhalten, das als
Ausgangspunkt zum Bestimmen der phasengleichen Komponente und der
Quadraturkomponente dient.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung umfasst der zweite Signalpfad eine zweite Hochpassfiltereinheit,
wobei die Kappungsfrequenz der zweiten Hochpassfiltereinheit zum
Unterdrücken
einer Gleichspannungskomponente des Grundbandsignals ausgelegt ist.
Um die Niederfrequenzkomponenten des RDS-Signals zu bewahren, ist
die Kappungsfrequenz des zweiten Hochpassfilters viel kleiner als
die Kappungsfrequenz des ersten Hochpassfilters. Die Aufgabe des
zweiten Hochpassfilters besteht darin, die Gleichspannungskomponente
zu entfernen, die durch die Trägerfrequenz
des empfangenen Signals verursacht wird.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung umfasst der zweite Signalpfad eine Verzögerungseinheit
zum Verzögern
des Grundbandsignals, bevor die Frequenzsynchronisation durchgeführt wird.
Das Grundbandsignal des ersten Signalpfades wird durch das erste
Hochpassfilter verzögert.
Um diese Verzögerung
zu kompensieren, wird das Grundbandsignal des zweiten Signalpfades um
dasselbe Ausmaß verzögert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Signalempfänger eine Extraktionseinheit
und insbesondere eine Realteil-Extraktionseinheit,
die die phasengleiche Signalkomponente vom synchronisierten Grundbandsignal
trennt. Sobald die Frequenzsynchronisation durchgeführt wurde,
kann die phasengleiche Signalkomponente durch Bestimmen des Realteils
des komplexen Grundbandsignals erhalten werden. Da die ARI-Informationen auf
die Quadraturkomponente moduliert wurden, enthält die phasengleiche Komponente
kein ARI-Signal mehr. Durch Extrahieren des Realteils des synchronisierten
Grundbandsignals ist es folglich möglich, die Niederfrequenz-ARI-Komponente
vollständig
zu beseitigen, ohne irgendwelche Hochpassfilterungsoperationen im
zweiten Signalpfad durchzuführen.
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Vorzugsweise
umfasst der Signalempfänger eine
Zeitsynchronisationseinheit zum Abtasten einer Signalkomponente
des synchronisierten Grundbandsignals und zum Liefern einer digitalisierten
Signalkomponente. Ferner ist die Zeitsyn chronisationseinheit vorzugsweise
als Zeitsynchronisationsschleife implementiert, die den Takt der
Abtastimpulse dementsprechend optimiert. Die Zeitsynchronisationseinheit
ist für
die Digitalisierung des synchronisierten Grundbandsignals verantwortlich.
Der Takt der Abtastimpulse ist für
das Erhalten der korrekten Folge von Digitalelementen wesentlich.
Eine Zeitsynchronisationsschleife überwacht ständig, ob die Abtastimpulse zu
früh oder
zu spät
vorkommen, und korrigiert den Takt der Abtastimpulse dementsprechend.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung umfasst der Signalempfänger
einen Datendecodierer zum Decodieren einer digitalisierten Signalkomponente,
um ein RDS-Signal zu erhalten.
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Die
Erfindung kann auch durch die folgenden Bemerkungen beschrieben
werden:
Die Erfindung betrifft eine Frequenzsynchronisation eines
RDS-Decodierers für
FM-Rundfunk.
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Das
RDS-Signal ist ein zweiphasiges codiertes Signal. Im FM-Rundfunk
wird das RDS-Signal auf die 3. Oberwelle des Steuerträgers moduliert.
Die 3. Oberwelle des Steuerträgers
enthält
die ARI-Informationen und die RDS-Informationen. Ein Signal wird
auf die phasengleiche Komponente moduliert und die andere Komponente
wird auf die Quadraturkomponente des Trägers mit 57 kHz moduliert.
In einem FM-Empfänger
muss der Empfänger
mit dem RDS-Signal synchronisieren. Die Frequenzsynchronisation
wird gewöhnlich
unter Verwendung einer COSTAS-Schleife durchgeführt und die Zeitsynchronisation
wird unter Verwendung einer Zeitsynchronisationsschleife durchgeführt.
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Das
RDS-Signal wird in ein komplexes Grundbandsignal abwärtsumgesetzt.
Das komplexe Grundbandsignal wird mit einem angepassten Filter gefiltert,
um außerhalb
des Bandes befindliche Verzerrungen zu beseitigen. Das Signal wird
dann mit einem Hochpassfilter gefiltert, um die ARI-Informationen
vom komplexen RDS-Grundbandsignal zu entfernen. Das hochpassgefilterte
RDS-Signal wird dann in eine COSTAS-Schleife für die Frequenzsynchronisation
eingegeben. Das reale frequenzsynchronisierte Signal wird dann in
die Zeitsynchronisationsschleife eingegeben. Die Zeitsynchronisationsschleife
gibt die Daten aus, die im Datendecodierer decodiert werden.
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Für die Frequenzsynchronisation
mit dem RDS-Signal muss das ARI-Signal unter Verwendung des Hochpassfilters
unterdrückt
werden. Es ist offensichtlich, dass eine Verringerung der Signalenergie durch
Entfernen der ARI-Träger
das RDS-Signal stört.
In Abhängigkeit
vom Hochpassfilter wird das RDS-Signal durch Entfernen von Spektralkomponenten
vom RDS-Signal gestört.
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Verzerrungen
im RDS-Signal führen
zu einer Verringerung der Empfindlichkeit des RDS-Decodierers. Die
Erfindung vermeidet die Verzerrung des RDS-Signals und verringert
daher die Bitfehlerrate des RDS-Decodierers.
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Das
RDS-Signal und das ARI-Signal werden in Quadratur moduliert. Die
Frequenzsynchronisationsschleife erfordert ein Eingangssignal mit
einem entfernten ARI-Träger.
Daher wird das Eingangssignal in die COSTAS-Schleife mit einem Hochpassfilter gemäß der Lösung des
Standes der Technik gefiltert. Die COSTAS-Schleife synchronisiert
mit dem hochpassgefilterten RDS-Signal und gibt den Träger für die Frequenzsynchronisation
aus. Das Grundband-RDS-Signal
wird in einem zweiten Pfad mit einem 2. Hochpassfilter gefiltert,
das eine andere Kennlinie als das 1. Hochpassfilter aufweist. Das
2. Hochpassfilter entfernt hauptsächlich die Gleichspannungskomponente
des RDS-Grundbandsignals. Da das ARI-Signal und das RDS-Signal in
Quadratur moduliert werden, gibt die Frequenzsynchronisation des
2. Pfades das RDS-Signal ohne ARI-Informationen aus.
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Das
Hochpassfilter 2 weist eine andere Kennlinie als das Hochpassfilter 1 auf.
Das Hochpassfilter 2 entfernt hauptsächlich die Gleichspannungskomponente
vom RDS-Signal, so dass die Signalleistung des RDS-Signals nicht
verringert wird. Folglich wird die Empfindlichkeit des RDS-Decodierers
im Vergleich zur Lösung
des Standes der Technik verbessert.
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In
einer alternativen digitalen Lösung
können die
Rechenleistungsanforderungen durch Austauschen des Hochpassfilters 2 gegen
ein Verzögerungselement
und durch Durchführen
der Hochpassfilterung 2 nach der Realteilextraktion verringert
werden.
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Die
Erfindung steigert die Empfindlichkeit des RDS-Decodierers.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden
Fig. auf der Basis der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
genauer beschrieben.
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1 zeigt
einen FM-Empfänger
gemäß dem Stand
der Technik, der zum Empfangen eines RDS-Signals ausgelegt ist.
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2 zeigt
das Leistungsspektrum eines komplexen Grundbandsignals mit sowohl
einem RDS-Spektrum als auch ARI-Signalkomponenten.
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung.
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5A stellt
ein decodiertes RDS-Signal dar, das von einem hochpassgefilterten
Grundbandsignal abgeleitet wird, wobei die Niederfrequenzkomponenten
des Grundbandsignals unterdrückt
wurden.
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5B zeigt
ein decodiertes RDS-Signal, wie mit einem in 3 oder 4 gezeigten FM-Empfänger erhalten.
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In 1 ist
eine Lösung
des Standes der Technik für
einen Empfänger
eines RDS-Signals gezeigt. Ein Multiplexsignal 1 wird empfangen,
wobei die RDS-Daten auf die phasengleiche Komponente des Trägersignals
moduliert werden. Innerhalb desselben Trägersignals wird das ARI-Signal übertragen.
Die ARI-Informationen
werden auf die Quadraturkomponente des Trägersignals moduliert. Gewöhnlich umfasst
das ARI-Signal zwei Niederfrequenzkomponenten um 23,75 Hz bis 53,9773
Hz und bei 125 Hz. Wenn eine Radiomeldung hinsichtlich der Verkehrssituation übertragen
wird, wird die Komponente mit 125 Hz aktiviert. Die Komponente um
23,75 Hz bis 53,9773 Hz wird zum Übertragen von regionalen Informationen über das
Gebiet, für
die die Radiomeldung relevant ist, verwendet.
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In
einem ersten Schritt wird das Multiplexsignal 1 auf das
Grundband abwärtsumgesetzt.
Für diesen
Zweck wird das Multiplexsignal 1 im Mischer 2 mit
einer internen Trägerfrequenz 3 multipliziert. Beim
FM-Rundfunk wird die dritte Oberwelle des Steuerträgers, die
einer Frequenz von 57 kHz entspricht, als Trägerfrequenz verwendet. Infolge
der Abwärtsumsetzung
wird ein komplexes Grundbandsignal 4 erhalten. Das komplexe
Grundbandsignal 4 wird mit einem angepassten Filter 5 gefiltert,
um außerhalb
des Bandes befindliche Verzerrungen zu beseitigen. Dadurch wird
die Signalqualität
verbessert. Das gefilterte Grundbandsignal 6 wird dann
zu einem Hochpassfilter 7 weitergeleitet und dort werden
die Niederfrequenzkomponenten der ARI-Informationen entfernt. Für diesen
Zweck wird die Kappungsfrequenz des Hochpassfilters 7 auf
eine Frequenz über den
Frequenzen der ARI-Signalkomponenten, beispielsweise auf einen Wert
oberhalb 125 Hz, gesetzt. Das hochpassgefilterte Signal 8 wird
dann zu einer Frequenzsynchronisationsschleife 9 geliefert,
die vorzugsweise als COSTAS-Schleife ausgeführt ist. In der Frequenzsynchronisationsschleife 9 wird
jeglicher Versatz zwischen der Trägerfrequenz des empfangenen
Multiplexsignals 1 und der internen Trägerfrequenz 3 kompensiert,
indem das Grundbandsignal gemäß dem Frequenzversatz
verschoben wird. Am Ausgang der Frequenzsynchronisationsschleife 9 wird
ein frequenzsynchronisiertes Signal 10 erhalten. Dieses
Signal, das ein komplexes Grundbandsignal ist, wird zur Zeitsynchronisationseinheit 11 weitergeleitet
und dort wird das Signal in ein digitales Signal umgewandelt. Das
hinsichtlich der Frequenz synchronisierte Signal 10 wird
in regelmäßigen Zeitintervallen
abgetastet. Die Zeitsynchronisationseinheit 11 umfasst
eine Zeitsynchronisationsschleife zum kontinuierlichen Überwachen,
ob die Abtastimpulse zu früh
oder zu spät
sind, und zum Einstellen des Takts der Abtastimpulse. Am Ausgang
der Zeitsynchronisationseinheit 11 wird ein digitalisiertes
Signal 12 erhalten und das Signal wird zum Datendecodierer 13 geliefert.
Dort wird das digitalisierte Signal 12 decodiert und das
RDS-Signal, das auf den Träger
mit 57 kHz moduliert wurde, wird zurückgewonnen.
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In 2 ist
die Leistungsspektralamplitude des komplexen Grundbandsignals als
Funktion der Frequenz dargestellt. Das Spektrum umfasst eine erste
ARI-Signalkomponente 14,
beispielsweise bei 34 Hz, und eine zweite ARI-Signalspitze 15,
beispielsweise bei 125 Hz. Neben diesen ARI-Signalspitzen umfasst
das Spektrum Spektralkomponenten 16 des RDS-Signals, die
sich von 0 kHz bis ungefähr 2,2
kHz erstrecken. Die Kappungsfrequenz 17 des Hochpassfilters 7 ist
auch in 2 gezeigt. Das Hochpassfilter 7 unterdrückt die
ARI-Signalkomponenten 14, 15, da diese Niederfrequenzkomponenten
die Frequenzsynchronisation stören
würden.
Daher wird nur der Teil des Spektrums oberhalb der Kappungsfrequenz
zur Frequenzsynchronisationseinheit 9 geliefert.
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In
der Lösung
des Standes der Technik, die in 1 gezeigt
ist, unterdrückt
das Hochpassfilter 7 nicht nur die ARI-Signalkomponenten,
sondern auch die Niederfrequenzkomponenten des RDS-Spektrums. Aufgrund
der fehlenden Niederfrequenzkomponenten des RDS-Spektrums wird ein
verzerrtes RDS-Signal erhalten. Daneben führt die Unterdrückung der
niedrigen Frequenzen des Grundbandsignals zu einer Verringerung
der gesamten Signalleistung.
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In 3 ist
ein Empfänger
für ein
RDS-Signal gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Ein Multiplexsignal 18 mit einer
Trägerfrequenz
von 57 kHz wird empfangen, wobei das RDS-Signal auf die phasengleiche
Komponente des Trägers
moduliert wurde und wobei das ARI-Signal auf die Quadraturkomponente
des Trägers
moduliert wurde. Der Mischer 19 multipliziert das Multiplexsignal 18 mit
einer internen Trägerfrequenz 20 und
setzt das Multiplexsignal 18 auf das Grundband abwärts um.
Ein abwärtsumgesetztes
Grundbandsignal 21 wird erhalten. Das angepasste Filter 22 filtert
das Grundbandsignal 21, wobei alle Frequenzkomponenten
außerhalb
des gewünschten
Frequenzbereichs des Grundbandsignals entfernt werden. Das Grundbandsignal
am Ausgang des angepassten Filters 22 wird in ein erstes
Grundbandsignal 23 für
einen ersten Signalpfad 24 und in ein zweites Grundbandsignal 25 für einen
zweiten Signalpfad 26 aufgeteilt. Der erste Signalpfad 24 umfasst
ein erstes Hochpassfilter 27. Die Kappungsfrequenz des
Hochpassfilters 27 ist derart definiert, dass die Niederfrequenzkomponenten
des ARI-Signals und insbesondere die ARI-Signalkomponenten 14 und 15,
die in 2 gezeigt sind, unterdrückt werden. Das hochpassgefilterte
Signal 28 wird zu einer Frequenzsynchronisationsschleife 29 weitergeleitet,
die vorzugsweise als COSTAS-Schleife ausgeführt ist. Die Frequenzsynchronisationsschleife 29 erzeugt
einen Frequenzsynchronisationsträger 30,
wobei die Frequenz des Frequenzsynchronisationsträgers 30 der
Frequenzdifferenz zwischen der Trägerfrequenz des empfangenen
Signals und der internen Trägerfrequenz 20 entspricht. Daher
ist der Frequenzsynchronisationsträger 30 zum Kompensieren
dieses Frequenzversatzes und zum Synchronisieren des Grundbandsignals
geeignet.
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Der
zweite Signalpfad 26 umfasst ein zweites Hochpassfilter 31,
wobei die Kappungsfrequenz des zweiten Hochpassfilters 31 signifikant
niedriger ist als die Kappungsfrequenz des ersten Hochpassfilters 27.
Der Hauptzweck des zweiten Hochpassfilters 31 besteht darin,
irgendeine Gleichspannungskomponente des zweiten Grundbandsignals 25 zu
unterdrücken.
Aufgrund der niedrigen Kappungsfrequenz beeinflusst das zweite Hochpassfilter 31 die
Niederfrequenzkomponenten des ARI-Signals oder die Niederfrequenzkomponenten
des RDS-Spektrums
nicht signifikant. Das modifizierte Grundbandsignal 32, das
am Ausgang des zweiten Hochpassfilters 31 erhalten wird,
wird als erster Eingang zum Mischer 33 geliefert. Der Frequenzsynchronisationsträger 30, der
durch die Frequenzsynchronisationsschleife 29 erzeugt wird,
wird als zweiter Eingang zum Mischer 33 geliefert. Der
Mischer 33 verschiebt die Frequenz des modifizierten Grundbandsignals 32 gemäß diesem
Frequenzsynchronisationsträger 30 und
erzeugt ein synchronisiertes Grundbandsignal 34.
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In
der Realteil-Extraktionseinheit 35 wird der Realteil des
komplexen synchronisierten Grundbandsignals 34 bestimmt
und folglich wird die phasengleiche Komponente 36 erhalten.
Wenn angenommen wird, dass das RDS-Signal auf die phasengleiche Komponente
moduliert wurde und dass das ARI-Signal auf die Quadraturkomponente
moduliert wurde, wird es klar, dass die Einrichtung von 3 ermöglicht,
das RDS-Signal vom ARI-Signal zu trennen. Die phasengleiche Komponente 36 enthält keine
ARI-Signalkomponenten mehr und insbesondere zeigen sich die ARI-Signalkomponenten 14, 15,
die in 2 dargestellt sind, nicht mehr in der phasengleichen Komponente 36.
Die phasengleiche Komponente 36 umfasst nur das in 2 gezeigte
RDS-Spektrum 16. Aufgrund der niedrigen Kappungsfrequenz
des zweiten Hochpassfilters 31 umfasst die phasengleiche
Komponente 36 auch die Niederfrequenzkomponenten des RDS-Spektrums 16.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass das beschriebene Verfahren zum
Unterdrücken
von ARI-Signalkomponenten durch Trennen der phasengleichen Komponente
von der Quadraturkomponente, wobei die phasengleiche Komponente
das RDS-Signal enthält
und wobei die Quadraturkomponente das ARI-Signal enthält, nur anwendbar
ist, sobald die Frequenzsynchronisation durchgeführt wurde.
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Die
phasengleiche Komponente 36 wird zur Zeitsynchronisationseinheit 37 weitergeleitet
und dort wird die phasengleiche Komponente 36 digitalisiert.
Die Zeitsynchronisationseinheit 37 umfasst eine Zeitsynchronisationsschleife
zum Optimieren der Zeitpunkte, zu denen die phasengleiche Komponente 36 abgetastet
wird. Das digitale phasengleiche Signal 38, das am Ausgang
der Zeitsynchronisationseinheit 37 erhalten wird, wird
von einem Datendecodierer 39 decodiert. Aus dem digitalen
phasengleichen Signal 38 wird das zugrundelie gende RDS-Signal
abgeleitet.
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Obwohl
es vorteilhaft ist, die Gleichspannungskomponente des zweiten Grundbandsignals durch
Aufnehmen eines zweiten Hochpassfilters 31 im zweiten Signalpfad 26 zu
entfernen, ist das zweite Hochpassfilter 31 nicht notwendigerweise
erforderlich. In 4 ist eine zweite Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, wobei Merkmale, die im Wesentlichen oder
funktional gleich oder ähnlich
zu den in 3 gezeigten Merkmalen sind,
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden. In der zweiten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der zweite Signalpfad ein Verzögerungselement 40,
das die Verzögerung
kompensiert, die durch das erste Hochpassfilter 27 verursacht
wird. Das verzögerte
Signal 41, das am Ausgang des Verzögerungselements 40 erhalten
wird, wird als erster Eingang zum Mischer 33 weitergeleitet.
Der Frequenzsynchronisationsträger 30 wird
als zweiter Eingang zum Mischer 33 geliefert. Am Ausgang
des Mischers 33 wird das synchronisierte Grundbandsignal 34 erhalten
und in der Realteil-Extraktionseinheit 35 wird die phasengleiche Komponente 36 des
Signals bestimmt. Die phasengleiche Komponente 36 wird
zu einem Hochpassfilter 42 geliefert, das jegliche Gleichspannungskomponente
des phasengleichen Signals 36 beseitigt. Durch Durchführen der
Hochpassfilterung nach der Realteilextraktion können die Rechenleistungsanforderungen
verringert werden, da nur der Realteil des komplexen Signals der
Filterung unterzogen wird. Das hochpassgefilterte Signal 43 wird
zur Zeitsynchronisationseinheit 37 geliefert und dort wird
das hochpassgefilterte Signal 37 digitalisiert. Das digitale phasengleiche
Signal 38 wird vom Datendecodierer 39 decodiert
und das RDS-Signal
wird erhalten.
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In 5A ist
ein RDS-Signal, das mit der in 1 gezeigten
Einrichtung erhalten wird, gezeigt. Die vom Hochpassfilter 7 durchgeführte Hochpassfilterungsoperation
verursacht Verzerrungen des RDS-Signals. Daneben senkt die Unterdrückung der Niederfrequenzkomponenten
des RDS-Spektrums die Gesamtleistung des Grundbandsignals.
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5B zeigt
ein decodiertes RDS-Signal, wie mit der ersten oder der zweiten
Ausführungsform der
Erfindung erhalten. Gemäß der Erfindung
ist es möglich,
die ARI-Signalspitzen ohne Unterdrücken des Niederfrequenzteils
des RDS-Spektrums
zu entfernen, und daher ist das in 5B gezeigte
decodierte RDS-Signal
weniger verzerrt als das in 5A gezeigte
RDS-Signal. Die Kappungs frequenz des Hochpassfilters 31 oder 42 ist
viel niedriger als die Kappungsfrequenz des Hochpassfilters 7 und
aus diesem Grund ist die Signalenergie des Grundbandsignals höher als
in der Lösung
des Standes der Technik. Diese zwei Effekte führen zu einer Erhöhung der
Empfindlichkeit des RDS-Decodierers und daher ist die Signalqualität des RDS-Signals – das das
Signal 21 von 1 ist, d. h. ein komplexes Signal
mit RDS und ARI – das
in 5B gezeigt ist, verbessert.
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Im
Allgemeinen besteht eine phasengleiche Komponente aus einem Träger mit
57 kHz und dem ARI-Signal. Die Quadraturkomponente besteht nur aus
dem RDS-Signal. Daher unterdrückt
das Hochpassfilter des zweiten Pfades die restlichen (Nebensprech-)Komponenten
von der phasengleichen Komponente. Sie existieren aufgrund einer
nicht-optimalen Optimierung der COSTAS-Schleife.
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- 1
- Multiplexsignal
- 2
- Mischer
- 3
- interner
Träger,
interne Trägerfrequenz
- 4
- komplexes
Grundbandsignal
- 5
- Filter,
angepasstes Filter
- 6
- gefiltertes
Grundbandsignal
- 7
- Hochpassfilter
- 8
- hochpassgefiltertes
Signal
- 9
- Frequenzsynchronisationsschleife
- 10
- frequenzsynchronisiertes
Signal
- 11
- Synchronisationseinheit
- 12
- digitalisiertes
Signal
- 13
- Datendecodierer
- 14
- erste
ARI-Signalkomponente
- 15
- zweite
ARI-Signalkomponente
- 16
- Spektralkomponente(n)
des RDS-Signals
- 17
- Kappungsfrequenz
- 18
- empfangenes
Signal, Multiplexsignal
- 19
- Mischer,
Abwärtsumsetzungseinheit
- 20
- interner
Träger,
interne Trägerfrequenz
- 21
- Grundbandsignal,
komplexes Grundbandsignal
- 22
- Filter,
angepasstes Filter
- 23
- erstes
Grundbandsignal
- 24
- erster
Signalpfad
- 25
- zweites
Grundbandsignal
- 26
- zweiter
Signalpfad
- 27
- Hochpassfilter,
Hochpassfiltereinheit
- 28
- hochpassgefiltertes
Signal
- 29
- Frequenzsynchronisationsschleife
- 30
- Trägersignal,
frequenzsynchronisierter Träger
- 31
- zweites
Hochpassfilter
- 32
- modifiziertes
Grundbandsignal
- 33
- Mischer
- 34
- synchronisiertes
Grundbandsignal
- 35
- Realteil-Extraktionseinheit
- 36
- phasengleiche
Komponente
- 37
- Zeitsynchronisationseinheit
- 38
- digitales
phasengleiches Signal
- 39
- Datendecodierer
- 40
- Verzögerungselement
- 41
- verzögertes Signal
- 42
- Hochpassfilter
- 43
- hochpassgefiltertes
Signal