CN109075881B - Rds解码器 - Google Patents

Abstract

RDS信号（R）的接收侧解码方法，包括以下步骤：确定RDS信号（R）的积分的绝对值中的极值，所述积分是在具有基本范围（Te）的区间上获得的，并且所述区间从起始点开始在至少一个滑动范围（Tg）上滑动，如果所述极值是最小值，则提取二进制模式“0”，并且如果所述极值是最大值，则提取二进制模式“1”。

Description

RDS解码器

技术领域

本发明涉及RDS信号的接收侧解码。

背景技术

RDS信号是以1187.5Hz来编码二进制信号的信号（每秒包括1187.5个二进制模式）。该信号通常与包含无线电广播节目的音频信号一起复用，以便射频传输以供无线电接收机或车载无线电接收。该RDS信号使得能够传输以下数据，诸如：无线电广播节目的名称、所播放的片段的名称等，或者甚至是关于道路交通状态的数据。

RDS信号由标准EN 50067定义。在图1中功能性地描述了发射侧的处理。在图2中功能性地描述了接收侧的处理。

本发明提出要解决的问题是处理接收到的RDS信号，图2中的信号1，以获得图2中的二进制信号6，所述二进制信号应当与所发射的二进制信号（图1中的信号1）相同。

始于1998年的标准EN 50067在功能上描述了一种可能的处理方法，该方法是根据当时可用的主要是电子方面的技术解决方案。该方法包括5个步骤：基于RDS信号再生数据频率时钟，线性反转，积分，阈值确定和差分解码，这些步骤基本上与所设想的发射/编码侧的处理步骤相反。该方法产生四个中间信号，即图2中的信号2-5。

即使该标准不强制使用该方法，但是该方法自然被实施者采用。随着新技术——主要是信息技术（用于以数字方式处理信号的处理器，英语为“digital signal processor（数字信号处理器）”或DSP）——的到来，该相同的方法自然地转移到这些新技术，以再现这五个步骤的DSP软件的形式。

然而，似乎可以利用这些新技术来大幅简化用于解码RDS信号的方法。

如图3所示，接收到的RDS信号的认真观察表明它包括四种类型的不同符号，如图4a-d所示。两个“奇”符号对应于二进制模式“0”，并且两个“偶”符号对应于二进制模式“1”。

在这种巧妙观察的基础上，本发明提出了一种同样巧妙的方法，其使得能够区分这些各种符号，以便提取二进制模式“0”或“1”并从而重建二进制信号。

发明内容

本发明的目的在于一种RDS信号的接收侧解码的方法，包括以下步骤：确定RDS信号的积分的绝对值中的极值，所述积分是在具有基本范围的区间上获得的，并且所述区间从起始点开始在至少一个滑动范围上滑动，如果所述极值是最小值则提取二进制模式“0”，并且如果所述极值是最大值则提取二进制模式“1”。

因此，根据本发明的方法有利地使得能够用在滑动区间上计算积分的步骤和在结果中搜索极值的步骤来替换现有技术的五个步骤。这使得能够用实现DSP特别适合的操作的两个步骤来替换未必针对DSP优化了的现有技术的五个步骤。

因此，本发明使得能够相当可观地减小所装载的软件代码的大小。此外，本发明使得性能能够提高至少一倍。

附图说明

详细描述是参照附图，其中：

- 图1示出了如由标准EN 50067定义的RDS信号的发射侧编码的功能原理示意图，

- 图2示出了如由标准EN 50067定义的RDS信号的接收侧解码的功能原理示意图，

- 图3示出了包括五个符号的RDS信号的细节，

- 图4a-d例示了四种可能的符号类型，

- 图5示出了使得能够同步和/或跟踪符号以及使得能够区分各种符号以便提取二进制模式“0”或“1”的原理。

具体实施方式

从下文以指导的名义给出的详细描述中，本发明的其他特征、细节和优点将变得更加清楚。

接收器最初接收包括音频信号和RDS信号R的复用信号MPX。RDS信号R最初在57kHz的子载波上。假设从信号MPX提取RDS信号R所需的处理是已知的并且保持与现有技术的处理相同。

图3示出了如在这些处理之后获得的RDS信号R的细节。该RDS信号R具有1187.5Hz的二进制模式频率。图3显示了以虚线隔开的五个连续的二进制模式。对RDS信号R的分析使得能够看出，该RDS信号R仅包含四种不同类型的符号S1-S4，分别如图4a-d中所示。每个符号对应于一个二进制模式。两个符号S1和S2对应于二进制模式“0”，并且称为“奇”符号。两个符号S3和S4对应于二进制模式“1”，并且称为“偶”符号。

本发明提出要解决的问题在于在RDS信号R中隔离/识别符号S1-S4并辨识它们。为此，一方面，恰当的是能够通过找到至少第一个符号的起始点ti（参见图5）来“同步”RDS信号R，以便能够分离两个连续的符号；并且另一方面，恰当的是能够确定这样隔离的符号是S1或S2型的符号还是S3或S4型的符号。

可以注意到，与二进制模式“0”相关联的两个符号S1、S2具有“奇”形状，因为表示它们的函数是奇函数，而与二进制模式“1”相关联的两个符号S3、S4具有“偶”形状，因为表示它们的函数是偶函数。通过使用奇函数和偶函数的积分特性来利用该特性。

因此，符号S1或S2的积分为零。符号S3的积分是正的，等于值+X，如果该信号是归一化信号则其可以等于+1。符号S4的积分是负的，等于值-X，如果该信号是归一化信号则其可以等于-1。因此，符号S1或S2的积分的绝对值为零，而符号S3或S4的积分的绝对值等于+X。

另外，参考图5，通过以下过程获得一系列积分值：在区间I1上计算RDS信号R的积分的绝对值，区间I1具有从起始点（如此处为t0）开始的基本范围Te，并且在于滑动范围Tg上滑动所述区间来相继用区间I2-I11中的每一个替换第一区间I1的同时重复该操作。这些值具有极值，所述极值可能在时间上位于点ti处，与符号的起始一致（并且因此同时与紧接在前的符号的末尾一致）。

如果符号是S1或S2型，那么极值是最小值并且具有接近0的值。检测到这样的最小值指示二进制模式“0”。如果相反，符号是S3或S4型，那么极值是最大值并且具有接近+X的值。检测到这样的最大值指示二进制模式“1”。

可以注意到，该方法不区分符号S1与符号S2，或符号S3与符号S4，但是使得能够直接区分二进制模式“0”与二进制模式“1”。

在图5的示例中，在区间I7上获得极值。检测到的符号从ti开始并在ti+T处结束。该极值是最大值，指示二进制模式“1”。

可以通过固定阈值——例如0.75×X来区分值+X与值0。替换地，为了增加该方法的适应性，可以使用动态阈值确定。

积分计算的基本范围Te优选地等于符号S1-S4的宽度，因此将其取为等于二进制模式的周期T。重要的是，为了能够比较积分以便确定极值，对于具有相同滑动区间的所有区间I1-I11上的相同计算的所有基本范围Te应是相等的。

二进制模式的周期T可以在时间上略微变化，特别是因为发射或接收侧的时钟之一的漂移。根据第一实施例，该周期T被认为是恒定的，例如等于其理论平均值，即1/1187.5=842.105μs。根据另一实施例，可以根据实际观察到的接收侧的二进制模式的波长重新计算该周期，如在两个连续的极值ti+kT和ti+(k+1)T之间检测到的波长。

因此，上述极值搜索原理使得能够在同一操作中检测符号的起始Ti、并因此自动实现“同步”，并且使得能够区分符号S1-S4的类型以及因此的二进制模式，以及使得能够实现其提取。

在启动该方法时，没有任何“同步”信息可用。因此，第一个起始点是任意选择的，此处选为t0。该点t0几乎没有可能与符号的起始/结束点ti重合。为了检测符号，如上所述，在等于二进制模式的周期T的基本范围Te上计算每个积分。为了确保通过基本上在一个符号的范围上计算积分之一来检测极值，滑动范围Tg必须至少等于二进制模式的周期T，滑动范围Tg可以大于二进制模式的周期T。

对应于二进制模式“0”的一系列符号S1和/或S2可能不提供清晰的极值。相反，一系列符号S1/S4或S2/S3将提供标志性极值，其将使得能够首先实现符号起始的检测以及初始同步。通过RDS信号R的所述构造，通过在每个数据块中必要存在至少一个位“1”来保证这样的系列。这保证了可以以至多20ms的延迟实现初始同步，这是完全可接受的。

一旦实现了初始同步，就如下所述实现连续跟踪/跟踪（英语为“tracking（跟踪）”）。在不能获得清晰极值的情况下，可以考虑作为在前符号的“倍数”的符号。一旦可检测到显著的极值，就可以实现新的同步。RDS信号R的构造保证了显著的极值的有规律的存在。

为了能够由DSP处理，RDS信号R必须预先被数字化，通常以采样频率Fe。以指导的名义，对于数字应用，频率Fe可以等于48 kHz。二进制模式的周期T被数量为TxFe的样本覆盖，TxFe不一定是整数。因此为了实现计算，恰当的是取紧邻其上的整数的样本数。利用例示性数值，TxFe=40.42104，于是取41个样本来覆盖周期T。

为了使积分的计算区间滑动，在两次计算之间使用增量Δ。该增量Δ可以是任何尺寸。然而，它必须足够小以使得能够检测到极值。有利地，该增量Δ包括整数个样本。该样本数是精度和计算负荷之间的折衷。因此，可以对每个样本进行积分计算，并提供最大精度。每2、3或更多个样本一次计算也是可能的，并且因此使得能够减少计算负荷。

在确定了第一个极值之后，就知晓了符号的起始点ti并且提取了在ti与ti+T之间的符号。然后对于后面的m个符号可以考虑获得同步，并且后面的m个符号连续地分别位于点ti的两个连续“倍数”之间，即ti+kT与ti+(k+1)T之间，其中k在1与m之间。如果因此排除了确定同步的问题，则提取步骤归结为仅仅是针对区间[ti+kT, ti+(k+1)T]上的m个符号中的每一个来计算RDS信号R的积分的绝对值。如果获得的值接近0，则该区间上的符号对应于模式“0”。如果获得的值不接近0，因为它接近+X，则该区间上的符号对应于模式“1”。

要注意的是，通过“接近0”理解的是低于最大检测值的10％的值，并且通过“不接近0”理解的是高于最大值的90％的值。

前述选项因为m较大而使计算负荷更加经济。m因为时钟的稳定性和/或同步性而被选为更大。相反，如果时钟不是很稳定，则可以考虑m=0。

在连续跟踪/跟踪阶段，在没有显著极值或难以确定极值的情况下，可以有利地应用前述选项。

在前面的m个“简化”提取结束时，认为新的同步（或连续跟踪/跟踪）是必要的和/或可能的。

为此，再次使用先前使用的原理。重复确定极值和提取二进制模式的两个步骤，其基本上与确定极值并提取相关联的二进制模式的方式相同。然而，优点在于已经实现了同步并且已经确定了至少一个极值ti的事实。此外，针对滑动区间考虑的起始点被取为等于限定符号的最后一个点ti，即，等于在其处确定了极值的点ti或其“倍数”之一。有利地，使用最后一个倍数点，即点ti+(m+1)T。

基本范围Te保持相同，基本上等于二进制模式的周期T。

根据第一实施例，滑动范围Tg也保持基本上等于二进制模式的周期T。

根据更安全的第二实施例，针对滑动区间考虑的起始点被取为限定符号的最后一个点ti，但是预期有时间裕度ε，即有利地，最后一个倍数点预期有时间裕度ε，即点ti+(m+1)T-ε。想法是稍微预期，以免“错过”符号（的起始）。此外，时间裕度ε等于周期T的一小部分足以。样本的整数倍的时间裕度ε是有利的。1或2个样本是足够的时间裕度ε。

根据该第二实施例，基本范围Te保持相同，基本上等于二进制模式的周期T。为了确保完全覆盖符号并正确地检测极值，滑动范围Tg有利地延长时间裕度ε的两倍，即Tg=T+2ε。

可以可选地应用检验步骤。该步骤实现在对应于二进制模式的第一区间上——即在已在其处确定了极值的点ti与远离二进制模式的周期T的点ti+T之间——的RDS信号R与在对应于紧接在前的二进制模式的第二区间上——即在所述点ti的二进制模式的周期T的前面的点ti-T与所述点ti之间——的RDS信号R的关联。

此操作需要知晓符号的起始和结束，并且只能在成功同步后实现。

这种关联的目的是“强化”符号的值。如果该二进制模式与紧接在前的二进制模式不同，则关联区间上的关联信号的积分接近0，并且于是在实践中具有最小值，并且如果这两个二进制模式相同，则关联区间上的关联信号的积分接近1，并且于是在实践中具有最大值。

此处，通过“接近0”理解的是积分值低于最大值的10％，并且通过“接近1”理解的是积分值高于最大值的90％。

因此，通过使用在关联之后获得的连续“差异”，通过任何方法实现的对第一二进制模式的“0”或“1”的绝对状态的知晓使得能够确定所有后续二进制模式的相应状态。

这些“绝对”状态和/或“相对”差异可以用于确认根据上述方法提取的二进制模式。

替换地，它们可以用于实现错误检测和/或定位解码方法的错误。

本发明还涉及实现根据前述实施例之一所述的方法的装置。

Claims (14)

1.RDS信号（R）的接收侧解码方法，其特征在于，其包括以下步骤：

• 确定RDS信号（R）的积分的绝对值中的极值，所述积分是在具有等于二进制模式的周期（T）的基本范围（Te）的区间上获得的，并且所述区间从起始点开始在大于或等于二进制模式的周期（T）的至少一个滑动范围（Tg）上滑动，

• 如果所述极值是最小值，则提取二进制模式“0”，并且如果所述极值是最大值，则提取二进制模式“1”。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一起始点是任意点（t0），并且其中所述滑动范围（Tg）等于二进制模式的周期（T）。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定极值之后，根据以下步骤来提取数目m个二进制模式：

• 计算RDS信号（R）的积分的绝对值，所述积分是在m个区间上获得的，所述m个区间开始于在其处检测到极值的点（ti）的m个“倍数”点，即ti+kT，其中k是从1到m变化的整数，并且所述区间的范围基本上等于二进制模式的周期（T），以及

• 如果所述积分的绝对值低于最大值的10％，则提取模式“0”，并且如果所述积分的绝对值高于最大值的90％，则提取模式“1”。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括：在确定极值之后，重复确定极值和提取二进制模式的步骤，其中起始点等于最后提取的模式的结束点，所述点是在其处确定了极值的点（ti）的倍数，基本范围（Te）基本上等于二进制模式的周期（T），并且滑动范围（Tg）基本上等于二进制模式的周期（T）。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括：在确定极值之后，重复确定极值和提取二进制模式的步骤，其中起始点等于最后提取的模式的结束点再预期有时间裕度（ε），基本范围（Te）基本上等于二进制模式的周期（T），并且滑动范围（Tg）基本上等于二进制模式的周期（T）再增大时间裕度（ε）的两倍。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，在确定极值之后还包括以下步骤：

• 将在对应于二进制模式的第一区间上的RDS信号（R）与在对应于紧接在前的二进制模式的第二区间上的RDS信号（R）进行关联，其中，第一区间在已在其处确定了极值的点（ti）与相距二进制模式的周期（T）的点（ti+T）之间，并且第二区间在所述点（ti）向前二进制模式的周期（T）的点（ti-T）与所述点（ti）之间，

• 在第一区间上对关联信号进行积分，

• 如果积分低于最大值的10％，则获得与紧接在前的二进制模式不同的二进制模式，并且如果积分高于最大值的90％，则获得与紧接在前的二进制模式相同的二进制模式。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所获得的二进制模式与提取的二进制模式进行比较，以便提供错误检测和/或错误定位。

8.RDS信号（R）的接收侧解码装置，其特征在于，其包括以下部件：

• 用于确定RDS信号（R）的积分的绝对值中的极值的部件，所述积分是在具有等于二进制模式的周期（T）的基本范围（Te）的区间上获得的，并且所述区间从起始点开始在大于或等于二进制模式的周期（T）的至少一个滑动范围（Tg）上滑动，

• 用于如果所述极值是最小值则提取二进制模式“0”并且如果所述极值是最大值则提取二进制模式“1”的部件。

9.根据权利要求8所述的装置，其中第一起始点是任意点（t0），并且其中所述滑动范围（Tg）等于二进制模式的周期（T）。

10.根据权利要求8所述的装置，还包括部件，所述部件在确定极值之后根据以下步骤来提取数目m个二进制模式：

• 计算RDS信号（R）的积分的绝对值，所述积分是在m个区间上获得的，所述m个区间开始于在其处检测到极值的点（ti）的m个“倍数”点，即ti+kT，其中k是从1到m变化的整数，并且所述区间的范围基本上等于二进制模式的周期（T），以及

• 如果所述积分的绝对值低于最大值的10％，则提取模式“0”，并且如果所述积分的绝对值高于最大值的90％，则提取模式“1”。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的装置，还包括部件，所述部件在确定极值之后重复确定极值和提取二进制模式的步骤，其中起始点等于最后提取的模式的结束点，所述点是在其处确定了极值的点（ti）的倍数，基本范围（Te）基本上等于二进制模式的周期（T），并且滑动范围（Tg）基本上等于二进制模式的周期（T）。

12.根据权利要求8至10中的任一项所述的装置，还包括部件，所述部件在确定极值之后重复确定极值和提取二进制模式的步骤，其中起始点等于最后提取的模式的结束点再预期有时间裕度（ε），基本范围（Te）基本上等于二进制模式的周期（T），并且滑动范围（Tg）基本上等于二进制模式的周期（T）再增大时间裕度（ε）的两倍。

13.根据权利要求8至10中的任一项所述的装置，还包括部件，所述部件在确定极值之后分别执行以下步骤：

• 将在对应于二进制模式的第一区间上的RDS信号（R）与在对应于紧接在前的二进制模式的第二区间上的RDS信号（R）进行关联，其中，第一区间在已在其处确定了极值的点（ti）与相距二进制模式的周期（T）的点（ti+T）之间，并且第二区间在所述点（ti）向前二进制模式的周期（T）的点（ti-T）与所述点（ti）之间，

• 在第一区间上对关联信号进行积分，

• 如果积分低于最大值的10％，则获得与紧接在前的二进制模式不同的二进制模式，并且如果积分高于最大值的90％，则获得与紧接在前的二进制模式相同的二进制模式。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，将所获得的二进制模式与提取的二进制模式进行比较，以便提供错误检测和/或错误定位。

Images