DE10009284A1 - Schaltungsanordnung zum Durchführen von Raumdiversitybetrieb mit einem Digitalsignal-Empfänger - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Durchführen von Raumdiversitybetrieb mit einem Digitalsignal-EmpfängerInfo
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Abstract
Schaltungsanordnung für einen Raumdiversitybetrieb eines DVB-Empfängers mit Empfangspfaden, welche örtlich voneinander getrennte Empfangsantennen, für jede Empfangsantenne eine HF-Eingangsschaltung und eine komplexe integrierte Schaltung (OFDM-IC) zum Aufbereiten eines selektierten und digitalisierten Multiplexsignals (O = FDM) in einen MPEG-2-Transportstrom (MPEG-2-TS) aufweisen, wobei die komplexen integrierten Schaltungen (OFDM-IC) enthalten: einen Quadratur-Amplitudenmodulator (1) zur Rückgewinnung des unterdrückten Trägersignals, eine Einrichtung (3) zur schnellen Fouriertransformation (FFT) für die Aufteilung des Empfangssignals (OFDM) in seine Unterbänder, einen Equalizer (5) zur Korrektur von Amplitude und Phasenlage der Unterbänder zum Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom, eine Entscheidungsvorrichtung (7) zum Erkennen und zur Entscheidungsfindung zur Ortslage der empfangenen Modulationssymbole im Ortsdiagramm und Generieren von Softbits, welche die Abweichung der Soll-Position von der Ist-Position kennzeichnen, einen Deinterleaver (9) zum Entschachteln von für die Übertragung verschachtelten Unterbändern, und ein Fehlerkorrektursysten FEC zur Fehlerkorrektur eines übertragenen Transportstroms mit digitalen Mediendaten, gekennzeichnet dadurch, daß jede HF-Eingangsschaltung mit einer komplexen integrierten Schaltung (OFDM-IC) verbunden ist, welche im Signalpfad zwischen einem Equalizer (5) nach dem ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Durchführen von
Raumdiversitybetrieb mit einem Digitalsignal-Empfänger, insbesondere einem mobilen DVB-
Empfänger für den Empfang von terrestrisch und digital übertragenen Fernsehsendungen während
einer Bewegung des Empfängers. Derartige Empfänger sind für den Empfang von Signalen des DVB-
T Standards (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) ausgelegt.
Darüber hinaus kann die Erfindung auch für andere Digitalsignal-Empfänger angewendet werden,
die terrestrisch übertragene Signale empfangen und bei denen wechselnde Einflüsse von
Mehrwegeempfang und Interferenzen unterdrückt werden sollen.
Terrestrische Funkübertragungen wie beispielsweise Fernsehübertragungen unterliegen
verschiedenen Störeinflüssen. Diese sind insbesondere Mehrfachempfang von Sendewellen durch
Echos aus der Umgebung der Empfangsantenne oder durch HF-Störquellen im übertragenen
Frequenzbereich. Dabei verursachen unterschiedlich lange Laufzeiten in verschiedenen
Übertragungspfaden, mit denen die Sendewellen eine Empfangsantenne in Abhängigkeit von
Standortbedingungen mehrfach erreichen, Fehler im Empfangssignal.
Beim bisher genutzten analogen Übertragungsverfahren, der Restseitenband-AM, beeinflussen
Mehrfachempfang und Interferenzen die Bildqualität insbesondere durch Schatten der sichtbaren
Konturen bzw. Bildrauschen. Dennoch ist auch bei relativ geringem Störabstand im Fernsehbild das
ursprüngliche Bild noch zu erkennen.
Im Gegensatz dazu ist bei einem digitalen Modulationsverfahren für Fernsehrundfunk mit
terrestrische Übertragung, wie dem DVB-T, die Anfälligkeit gegenüber Störungen wegen der im
physikalischen Übertragungskanal benutzten Datendichte besonders hoch. Die genannten
Störungen erhöhen die Bitfehlerrate bei der Übertragung. Mit Hilfe bekannter
Fehlerkorrektureinrichtungen FEC sind Fehler bis zu einer bestimmten Brutto-Bitfehlerrate
vollständig korrigierbar und ermöglichen praktisch eine ungestörte Bildwidergabe. Übersteigt die
Bitfehlerrate allerdings einen Schwellwert, ist überhaupt keine Reproduktion des übertragenen
Bildes mehr möglich.
Um bei digitaler terrestrischer Fernsehübertragung trotz zu erwartender Empfangsechos
und hoher zu übertragender Datenrate bis etwa 30 MBit/s weitestgehend eine ungestörte
Bildwidergabe zu ermöglichen, wurde für DVB-T als Übertragungsstandard das OFDM-Verfahren
(Orthogonal Frequency Division Multiplex) festgelegt. Dieses ist ein Mehrträgerverfahren, bei dem
die gesamte verfügbaren Bandbreite in eine große Zahl voneinander unabhängiger, d. h. paralleler
Unterträgern verteilt wird. Die Übertragung erfolgt dann in jedem Unterband mit wesentlich
verringerter Datenrate.
Im Prinzip entspricht das OFDM-Verfahren einer großen Zahl von parallelen schmalbandigen
Modulatoren im Sender und Demodulatoren im Empfänger. In der Praxis werden die parallelen
Kanäle im Sender mit einem kostengünstigen und leistungsfähigen Rechenprozess, einer inversen
Fouriertransformation (IFFT) gewonnen. Das Sendesignal wird durch eine Summierung der
Unterträger und nachfolgender Verschiebung in den HF-Bereich erzeugt. Gemäss DBV-T Standard
erfolgt ist das Sendesignal quadratur-amplitudenmoduliert (QAM). Dabei kann sowohl 4-QAM oder
16-QAM als auch 64-QAM genutzt werden.
In einem DVB-Empfänger erfolgt zunächst der Empfang und die Selektion des
Fernsehsignals sowie die Rückwandlung des gefilterten Digitalsignals in einem analogen Tuner mit
einem Analog/Digitalwandler.
Die weitere Signalaufbereitung erfolgt im Allgemeinen in einer in Fig. 1 gezeigten, bekannten
komplexen integrierte Schaltung OFDM-IC. Diese wandelt das digitale Multiplexsignal OFDM in
einen fehlerkorrigierten MPEG-2-Transportstrom MPEG2-TS. Dabei erfolgen im wesentlichen die
folgenden bekannten Prozessschritte:
Die Rückgewinnung des unterdrückten Trägersignals erfolgt in einem Quadratur-
Amplitudemodulator 1, einem sogenannten IQ-Demodulator. Dieser beseitigt in einem
Abtastprozess (Resampling) Frequenzfehler und Jitter.
Die Aufteilung des Empfangssignals in seine Unterbänder erfolgt durch eine schnelle
Fouriertransformation (FFT), Kasten 3.
Über einen Teil der verfügbaren Unterträger wird Synchronisationsinformation in Form von
Pilotsignale übertragen. Im Empfänger nutzt ein Equalizer 5 die Pilotsignale zur Korrektur von
Amplitude und Phasenlage der Unterträgersignale untereinander. Am Ausgang des Equalizers wird
die Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom gewandelt.
In der folgenden Stufe 7 erfolgt eine Erkennung und Entscheidungsfindung zu den
empfangenen Modulationssymbolen im Ortsdiagramm des verwendeten Modulationsart. Wurde als
Modulationsart beispielsweise 64-QAM benutzt, so wird jedes Modulationssymbol entsprechend
seiner Lage im Ortsdiagramm durch ein sechs Bit langes Datenwort definiert. Unabhängig davon,
ob sich das Symbol im Ortsdiagramm tatsächlich auf einer Sollposition befindet, erfolgt eine
entsprechende Zuordnung zum nächstgelegenen Symbol, eine sogenannte "Hard decision". Um die
Größe eines Entscheidungsfehlers zu kennzeichnen, werden an dieser Stelle parallel zu jedem der
sechs Bits der "Hard decision" drei weitere Bits generiert, welche die Abweichung der Soll-Position
von der Ist-Position kennzeichnen. In der sogenannten "Softbit Prozess" wird somit eine
Information erzeugt, mit welcher Wahrscheinlichkeit das empfangenen Modulationssymbol richtig
erkannt werden konnte.
Im Interesse einer übersichtlichen Darstellung werden die Schaltkreisstufen 1 bis 7 zu
einem Schaltungsblock Block 1 zusammengefasst.
Nach der Erkennung und Entscheidungsfindung zu den empfangenen Modulationssymbolen
folgt im weiteren Sinne in der integrierten Schaltung eine bekannte Fehlerkorrektur, welche im
Block 2 stattfindet. Da jedes Unterband einen eigenen schmalbandigen Übertragungskanal darstellt
und die Unterträger im Frequenzbereich dicht beieinander liegen, werden benachbarte Unterbänder
von Störungen auch ähnlich beeinflusst. D. h., bei zusammenhängende Daten, welche auf dicht
beieinanderliegenden Trägern übertragen werden, führen die unvermeidlichen Störungen auf dem
Übertragungskanal zu relativ großen gestörten Bereichen in den empfangenen Daten. Dicht
aufeinanderfolgende Fehler führen aber wesentlich schneller zur Überlastung des
Fehlerkorrektursystems als eine gleichmäßige zufällige Verteilung. Durch eine Verschachtelung auf
Seiten des Senders, einem sogenannten "Interleaving" werden zeitlich benachbarte Datenbits nach
einem Pseudo-Zufallsmuster auf die Datenträger verteilt. Beim Empfang wird diese
Verschachtelung in einem Deinterleaver 9 aufgehoben, was die Leistungsfähigkeit der
Fehlerkorrektur der integrierte Schaltung OFDM-IC optimal ausnutzt.
Das nachfolgende Fehlerkorrektursystem FEC verknüpft einen äußeren Reed-Solomon-Code
mit einem inneren Faltungscode. Dabei lassen sich die bei der Übertragung aufgetretenen
Bitfehler selbst bei ungünstigen Kanalverhältnissen korrigieren.
Der Empfang und die Reproduktion von Fernsehbildern mit einem ortsfesten Empfänger ist
durch Auswahl eines geeigneten Antennenortes somit problemlos. Fehler können oft durch geringes
Verändern des Standortes der Empfangsantennen zumindest gemindert werden.
Ein Problem schafft jedoch der Empfang von Echowellen für einen mobilen DVB-T Empfänger, der
beim Empfang beispielsweise in einem Fahrzeug ständig den Empfangsort wechselt. Dabei kann es
auf Grund ungünstiger Empfangsbedingungen zu einem lokal gestörten Empfang kommen, so dass
die Bitfehlerrate des Empfangssignals den Schwellwert übersteigt und an bestimmten Positionen
des Fahrzeugs keine Reproduktion des übertragenen Bildes mehr möglich ist.
Für eine solche Anwendung ist eine Durchführen eines Raumdiversitybetriebes, bei dem der
mobile digitale Fernsehempfänger noch mindestens eine weitere Empfangsantenne nutzt
unumgänglich.
Dabei tritt jedoch das Problem auf, einen geeigneten Signalpunkt zum Vergleich der Güte
der verschiedenen Empfangssignale zu finden. Am Eingang der integrierten Schaltung OFDM-IC, an
der vom Tuner das selektierte und digitalisierte Multiplexsignal OFDM liegt, kann nur
unzureichende Information zur Qualität des Eingangssignals gefunden werden.
Da in dem am Ausgang der integrierten Schaltung OFDM-IC liegende MPEG-2-
Transportstrom MPEG2-TS die Fehler korrigiert sind und eine Entschachtelung im einem
Deinterleaver 9 erfolgte, ist auch dieser Signalpunkt wenig für einen Signalvergleich geeignet.
Dieser liefert erst ein Ergebnis, wenn die Bitfehlerrate den genannten kritischen Schwellwert
bereits überschritten hat und vom im Raumdiversitybetrieb ausgewählten Empfangskanal
überhaupt keine Reproduktion des übertragenen Bildes mehr möglich ist.
Somit ist zum Durchführen von Raumdiversitybetrieb ein Vergleich der Güte der
verschiedenen Empfangssignale an einem Punkt wünschenswert, der im Bereich der beschriebenen
integrierten Schaltung OFDM-IC liegt. Dieses würde die Entwicklung einer nur für den
Raumdiversitybetrieb entwickelten speziellen integrierten Schaltung zur Folge haben, bei der die im
Signalfluss ersten Schaltungsstufen doppelt ausgeführt sind. Wegen der zu erwartenden geringen
Stückzahlen ist die Entwicklung und Herstellung einer solchen integrierten Schaltung sehr
kostenintensiv.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu schaffen, die im Aufwand an Kosten
und Material günstiger liegt.
Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass eine integrierten Schaltung
für einen OFDM-Empfänger so modifiziert wird das die integrierten Schaltung als Einzelexemplar in
herkömmlichen stationären DVB-Empfängern und in mehreren Exemplaren in mobilen DVB-
Empfängern mit Raumdiversitybetrieb genutzt werden kann.
Die Erfindung geht von einer Schaltungsanordnung aus die mehre Empfangspfade besitzt,
welche örtlich von einander getrennte Empfangsantennen, für jede Empfangsantenne eine HF-
Eingangsschaltung und eine komplexe integrierte Schaltung (OFDM-IC) zum Aufbereiten eines
selektierten und digitalisierten Multiplexsignals (OFDM) in einen MPEG-2-Transportstrom (MPEG-
2-TS) aufweisen. Die komplexe integrierten Schaltungen (OFDM-IC) enthalten in bekannter Weise:
einen Quadratur-Amplitudemodulator (1), zur Rückgewinnung des unterdrückten Trägersignals eines,
eine Einrichtung (3) zur schnellen Fouriertransformation (FFT) für die Aufteilung des Empfangssignals (OFDM) in seine Unterbänder,
einen Equalizer (5) zur Korrektur von Amplitude und Phasenlage der Unterbänder zum Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom
eine Entscheidungsvorrichtung (7) zum Erkennen und zur Entscheidungsfindung zur Ortslage der empfangenen Modulationssymbolen im Ortsdiagramm und Generieren von Softbits, welche die Abweichung der Soll-Position von der Ist-Position kennzeichnen
einen Deinterleaver (9) zum Entschachteln von für die Übertragung verschachtelten Unterbändern,
ein Fehlerkorrektursystem FEC zur Fehlerkorrektur eines übertragenen Transsportstroms mit digitalen Mediendaten.
einen Quadratur-Amplitudemodulator (1), zur Rückgewinnung des unterdrückten Trägersignals eines,
eine Einrichtung (3) zur schnellen Fouriertransformation (FFT) für die Aufteilung des Empfangssignals (OFDM) in seine Unterbänder,
einen Equalizer (5) zur Korrektur von Amplitude und Phasenlage der Unterbänder zum Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom
eine Entscheidungsvorrichtung (7) zum Erkennen und zur Entscheidungsfindung zur Ortslage der empfangenen Modulationssymbolen im Ortsdiagramm und Generieren von Softbits, welche die Abweichung der Soll-Position von der Ist-Position kennzeichnen
einen Deinterleaver (9) zum Entschachteln von für die Übertragung verschachtelten Unterbändern,
ein Fehlerkorrektursystem FEC zur Fehlerkorrektur eines übertragenen Transsportstroms mit digitalen Mediendaten.
Gemäss der Erfindung ist, wie Fig. 2 zeigt, jede HF-Eingangsschaltung mit einer
komplexen integrierte Schaltung (OFDM-IC) verbunden ist, welche im Signalpfad zwischen
einen Equalizer (5) nach dem Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen
seriellen digitalen Transportstrom und dem Deinterleaver (9) einen Deversityprozessor (11)
aufweist, der einen Datenbus zu äußeren Anschlüssen der integrierte Schaltung (OFDM-IC)
aufweist. Die Deversityprozessoren enthalten eine Vergleichseinheit zum Vergleich von
Qualitätskriterien, mit dem die Empfangsqualität des vom eigenen aufbereiteten
Transportstroms mit der Empfangsqualität des von einem anderen Empfangspfad verglichen
werden können, um zwischen den seriellen digitalen Transportströmen verschiedener
Empfangspfade umzuschalten.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der
Deversityprozessor (11) in der komplexen integrierte Schaltung (OFDM-IC) zwischen der
Entscheidungsvorrichtung (7) zum Erkennen und zur Entscheidungsfindung zur Ortslage der
empfangenen Modulationssymbolen im Ortsdiagramm und dem Deinterleaver (9) angeordnet.
Dadurch können vorteilhaft die Softbits als Qualitätskriterium für die Empfangsqualität der
aufbereiteten Transportströme benutzt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die komplexe integrierte Schaltung
(OFDM-IC) einen Setzeingang auf, der einerseits durch ein bestimmtes Setz-Signal diese in den
Masterbetrieb schaltet, bei welchem der Deversityprozessor (11) auf Empfang für den
Transportstrom einer anderen komplexen integrierte Schaltung (OFDM-IC 2) geschaltet wird,
um die Qualität der und der aufbereiteten Transportströme zu vergleichen. Mit einem anderen
Setz-Signal können andererseits die komplexen integrierten Schaltung (OFDM-IC) der anderen
Empfangspfade in den Slave-Betrieb geschaltet werden.
Die Schaltung gemäss der Erfindung ermöglicht bei geringem zusätzlichen
Schaltungsaufwand eine integrierte Schaltung für die OFDM-IC kostengünstig in grosser
Stückzahl herzustellen, die sowohl in jedem Empfangspfad eines mobilen DVB-Empfängers
verwendbar ist und durch äußere Setzsignale in den Master oder Slave-Betrieb zu konfiguriert
werden kann.
Darüber hinaus kann bei einer Anwendung in einem mobilen DVB-Empfänger ein
Empfangspfad bei Nicht-Diversitybetrieb für eine Bild in Bildanwendung konfiguriert werden.
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung für einen Raumdiversitybetrieb eines DVB-Empfängers mit
Empfangspfaden, welche örtlich von einander getrennte Empfangsantennen, für jede
Empfangsantenne eine HF-Eingangsschaltung und eine komplexe integrierte Schaltung (OFDM-
IC) zum Aufbereiten eines selektierten und digitalisierten Multiplexsignals (OFDM) in einen
MPEG-2-Transportstrom (MPEG-2-TS) aufweisen, wobei die komplexe integrierten Schaltungen
(OFDM-IC) enthalten:
einen Quadratur-Amplitudemodulator (1), zur Rückgewinnung des unterdrückten Trägersignals eines,
eine Einrichtung (3) zur schnellen Fouriertransformation (FFT) für die Aufteilung des Empfangssignals (OFDM) in seine Unterbänder,
einen Equalizer (5) zur Korrektur von Amplitude und Phasenlage der Unterbänder zum Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom
eine Entscheidungsvorrichtung (7) zum Erkennen und zur Entscheidungsfindung zur Ortslage der empfangenen Modulationssymbolen im Ortsdiagramm und Generieren von Softbits, welche die Abweichung der Soll-Position von der Ist-Position kennzeichnen
einen Deinterleaver (9) zum Entschachteln von für die Übertragung verschachtelten Unterbändern,
ein Fehlerkorrektursystem FEC zur Fehlerkorrektur eines übertragenen Transsportstroms mit digitalen Mediendaten,
gekennzeichnet dadurch, dass jede HF-Eingangsschaltung mit einer komplexen integrierte Schaltung (OFDM-IC) verbunden ist, welche im Signalpfad zwischen einen Equalizer (5) nach dem Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom und dem Deinterleaver (9) einen Deversityprozessor (11) aufweist, der einen Datenbus zu äußeren Anschlüssen der integrierte Schaltung (OFDM-IC) aufweist, dass der Deversityprozessor eine Vergleichseinheit zum Vergleich von Qualitätskriterien aufweist, mit dem die Empfangsqualität des vom eigenen aufbereiteten Transportstroms mit der Empfangsqualität des von einem anderen Empfangspfad verglichen werden können, um zwischen den seriellen digitalen Transportströmen verschiedener Empfangspfade umzuschalten.
einen Quadratur-Amplitudemodulator (1), zur Rückgewinnung des unterdrückten Trägersignals eines,
eine Einrichtung (3) zur schnellen Fouriertransformation (FFT) für die Aufteilung des Empfangssignals (OFDM) in seine Unterbänder,
einen Equalizer (5) zur Korrektur von Amplitude und Phasenlage der Unterbänder zum Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom
eine Entscheidungsvorrichtung (7) zum Erkennen und zur Entscheidungsfindung zur Ortslage der empfangenen Modulationssymbolen im Ortsdiagramm und Generieren von Softbits, welche die Abweichung der Soll-Position von der Ist-Position kennzeichnen
einen Deinterleaver (9) zum Entschachteln von für die Übertragung verschachtelten Unterbändern,
ein Fehlerkorrektursystem FEC zur Fehlerkorrektur eines übertragenen Transsportstroms mit digitalen Mediendaten,
gekennzeichnet dadurch, dass jede HF-Eingangsschaltung mit einer komplexen integrierte Schaltung (OFDM-IC) verbunden ist, welche im Signalpfad zwischen einen Equalizer (5) nach dem Umwandeln der Information der parallelen Unterbänder in einen seriellen digitalen Transportstrom und dem Deinterleaver (9) einen Deversityprozessor (11) aufweist, der einen Datenbus zu äußeren Anschlüssen der integrierte Schaltung (OFDM-IC) aufweist, dass der Deversityprozessor eine Vergleichseinheit zum Vergleich von Qualitätskriterien aufweist, mit dem die Empfangsqualität des vom eigenen aufbereiteten Transportstroms mit der Empfangsqualität des von einem anderen Empfangspfad verglichen werden können, um zwischen den seriellen digitalen Transportströmen verschiedener Empfangspfade umzuschalten.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Deversityprozessor
(11) in der komplexen integrierte Schaltung (OFDM-IC) zwischen der Entscheidungsvorrichtung
(7) zum Erkennen und zur Entscheidungsfindung zur Ortslage der empfangenen
Modulationssymbolen im Ortsdiagramm und dem Deinterleaver (9) liegt und dass als
Qualitätskriterium für die Empfangsqualität der aufbereiteten Transportströme die Softbits
benutzt werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die komplexe integrierte
Schaltung (OFDM-IC) einen Setzeingang aufweist, der einerseits durch ein bestimmtes Setz-
Signal diese in den Masterbetrieb schaltet, bei welchem der Deversityprozessor (11) für den
Empfang des Transportstroms einer anderen komplexen integrierte Schaltung (OFDM-IC 2)
aktiviert ist, um die Qualität der und der aufbereiteten Transportströme zu vergleichen, und
andererseits durch ein anderes Setz-Signal die integrierte Schaltung (OFDM-IC) in den Slave-
Betrieb schaltet.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der das Setz-Signal beim
Umschalten in den Slave-Betrieb beim Deinterleaver (9) und dem Fehlerkorrektursystem FEC die
Betriebsstromaufnahme sperrt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 IC, gekennzeichnet durch, einen weiteren Setzeingang,
mit dem durch ein bestimmtes Setz-Signal der Signalpfad des Deversityprozessors überbrückt
und/oder die Vergleichseinheit deaktiviert, so dass die IC ohne Vergleich der von aufbereiteten
Transportströmen als konventionelle komplexe integrierte Schaltung (OFDM-IC) arbeitet.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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