DE10103400A1 - Audio service switching method for a radio receiver - Google Patents
Audio service switching method for a radio receiverInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Audioserviceumschaltung bei einem Rundfunkempfänger vorgeschlagen, wobei ein Zeitversatz zwischen äquivalenten Audioservices bestimmt wird und dieser Zeitversatz bei der Umschaltung berücksichtigt wird, so daß für einen Zuhörer keine merklichen Umschalteffekte auftreten. Der Zeitversatz wird entweder durch einen vergleich von Sprachpausen oder durch einen Vergleich einer gemittelten Kurzzeitleistung der verschiedenen Audioservices bestimmt. Die Signale des Audioservices, der zeitlich vorausläuft, werden für die Umschaltung zwischengespeichert. Durch die Verwendung eines asynchronen Abtastratenumsetzers kann eine Verzögerung entsprechend dem Zeitversatz zwischen den übertragenen Audioservices eingestellt werden. Aus der Kurzzeitleistung kann weiterhin ein Lautstärkefaktor zwischen den übertragenen Audioservices ermittelt werden, um die Lautstärke bei der Umschaltung anzupassen. Bei der Umschaltung wird zunächst auf Mono geschaltet und dann langsam auf stereo.A method for audio service switching in a radio receiver is proposed, wherein a time offset between equivalent audio services is determined and this time offset is taken into account when switching over, so that no noticeable switching effects occur for a listener. The time offset is determined either by a comparison of speech pauses or by a comparison of an average short-term performance of the different audio services. The signals of the audio service that is running ahead of time are buffered for the switchover. By using an asynchronous sample rate converter, a delay can be set according to the time offset between the transmitted audio services. A volume factor between the transmitted audio services can also be determined from the short-term power in order to adjust the volume when switching. When switching over, it is first switched to mono and then slowly to stereo.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Audioserviceumschaltung bei einem Rundfunkempfänger nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.The invention is based on a method for Audio service switching for a radio receiver after the Genre of the independent claim.
Es sind bereits Rundfunkempfänger bekannt, die sowohl analog als auch digital übertragene Audioservices empfangen und in Abhängigkeit von Signalparametern bei äquivalenten digital und analog übertragenen Audioservices gegebenenfalls eine Umschaltung vornehmen, um auf den Audioservice umzuschalten, der eine wesentlich bessere Übertragungsqualität aufweist. Dies ist insbesondere bei solchen Rundfunkverteilsystemen angezeigt, die eine lückenhafte Versorgung haben oder um bei Ausbreitungseffekten in der Atmosphäre, die nur oder zimindest vorwiegend ein Rundfunkübertragungssystem beeinflussen, durch eine Umschaltung eine Kompensation zu erreichen.Radio receivers are already known which are both analog as well as digitally transmitted audio services received and in Dependency on signal parameters for equivalent digital and analogue audio services, if applicable Switch to switch to the audio service which has a much better transmission quality. This is particularly the case with such broadcast distribution systems displayed that have incomplete care or around Spreading effects in the atmosphere that only or at least predominantly a broadcast transmission system influence compensation by switching to reach.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Audioserviceumschaltung bei einem Rundfunkempfänger mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Zeitverzögerungen, die zwischen unterschiedlich übertragenen Audioservices existieren, bei einer solchen Umschaltung berücksichtigt werden. Dies führt dazu, daß für einen Zuhörer ein merklicher Umschalteffekt stark abgeschwächt beziehungsweise maskiert wird oder gar ganz verschwindet. Dies führt dann insgesamt zu einer höheren Audioqualität. Solch eine Umschaltung kann zwischen analog und digital übertragenen Audioservices vorgenommen werden, beispielsweise also FM/AM und DAB/DRM oder auch zwischen analog übertragenen Rundfunkprogrammen oder zwischen digital übertragenen Rundfunkprogrammen, wie beispielsweise bei DAB und DRM.The method according to the invention for switching audio services in a radio receiver with the features of In contrast, independent patent claims have the advantage that time delays that differ between transmitted audio services exist, with such Switching are taken into account. This means that for a noticeable switchover effect to a listener is weakened or masked or even entirely disappears. This leads to a higher overall Audio quality. Such a switch can be made between analog and digitally transmitted audio services, for example FM / AM and DAB / DRM or between analog broadcast programs or between digital broadcast radio programs, such as DAB and DRM.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens zur Audioserviceumschaltung bei einem Rundfunkempfänger möglich.By those listed in the dependent claims Measures and further training are advantageous Improvements in the independent claim specified procedure for audio service switching at a Radio receiver possible.
Besonders vorteilhaft ist, daß Sprachpausen verwendet werden, um den Zeitversatz zu bestimmen, denn mit den Sprachpausen liegen relativ eindeutige Punkte vor, die in äquivalent übertragenen Audioservices jeweils gleichermaßen vorkommen. Damit werden also Zeiten minimaler Energie genutzt, um den Zeitversatz zu bestimmen.It is particularly advantageous that speech pauses are used to determine the time offset, because with the Language breaks are relatively clear points, which in equivalent broadcast audio services equally occurrence. So there are times of minimal energy used to determine the time offset.
Alternativ ist es möglich, mit einer gemittelten Kurzzeitleistung den Zeitversatz zu bestimmen. Diese Methode ist immer anwendbar, auch wenn lange keine Sprachpausen vorkommen, wie es beispielsweise bei einem Orchesterstück der Fall sein kann.Alternatively, it is possible to use an averaged one Short-term power to determine the time offset. This method is always applicable, even if there is no language pause for a long time occur, such as in an orchestral piece may be the case.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Audiodaten des Audioservices, der vorausläuft, zwischengespeichert werden, um dann eine lückenlose Umschaltung zu erreichen. Dies verbessert die Audioqualität für den Zuhörer.It is also advantageous that the audio data of the Audio services that are leading are cached, to then achieve a seamless switchover. This improves the audio quality for the listener.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß mit einem asynchronen Abtastratenumsetzer eine Verzögerung in den Audiodatenstrom eingebaut wird, die dem Zeitversatz entspricht. Ein Speicher wird dabei so weit gefüllt, daß diese Verzögerung für alle Abtastwerte auftritt, so daß ein derart konstruiertes Verzögerungsglied realisiert wird. Dies ist insbesondere bei einer FM/FM-Umschaltung von Vorteil, da sonst nach einer Umschaltung zunächst der Speicher aufgebaut werden müßte und während dieser Zeit kein Audiosignal vorliegen würde.In addition, it is advantageous that with an asynchronous Sample rate converter a delay in the audio data stream is installed, which corresponds to the time offset. A store is filled so far that this delay for everyone Samples occur, so that one constructed Delay element is realized. This is particularly the case with an FM / FM switchover is advantageous, because otherwise after a Switching the memory would have to be built up first and there would be no audio signal during this time.
Es ist weiterhin von Vorteil, daß die Bestimmung der Kurzzeitleistung dazu verwendet wird, den Lautstärkefaktor, der zwischen den verschiedenen Audioservices vorliegt, zu bestimmen, um eine Anpassung bei einer Umschaltung vorzunehmen, so daß ein Umschalteffekt durch ein unterschiedliches Lautstärkeniveau, das hörbar für den Zuhörer ist, entfällt.It is also advantageous that the determination of the Short-term power is used to adjust the volume factor, that exists between the different audio services determine an adjustment when switching make so that a switching effect by a different volume level that is audible for the Listener is omitted.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß bei einer Umschaltung zunächst Mono eingestellt wird, um dann langsam auf Stereo umzuschalten, so daß der Einfluß von Stereo-Eigenschaften bei der Umschaltung minimiert wird. Dies kann vorteilhafterweise durch einen adaptiven Filter vorgenommen werden. Ein adaptiver Filter ist weiterhin für die Anpassung der Bandbreitenunterschiede, die bei analog und digital übertragenen Audioservices auftreten, von Vorteil.In addition, it is advantageous that when switching first set to mono, then slowly to stereo toggle so that the influence of stereo properties is minimized when switching. This can advantageously carried out by an adaptive filter become. An adaptive filter is still for adaptation the bandwidth differences that occur with analog and digital transmitted audio services occur, an advantage.
Schließlich ist es auch von Vorteil, daß ein Rundfunkempfänger vorliegt, der die entsprechenden Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.Finally, it is also advantageous that a Broadcast receiver is present, the corresponding Components for performing the invention Process has.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Rundfunkempfängers, Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung, wie der Zeitversatz ermittelt wird, Fig. 3 ein Schema zur Bestimmung des Zeitversatzes, Fig. 4 einen Kammfilter zur Leistungsberechnung, Fig. 5 die Verwendung des asynchronen Abtastratenumsetzers zur Kompensation des Zeitversatzes und Fig. 6 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 is a block diagram of a broadcast receiver according to the invention, Fig. 2 is a block diagram showing how the time offset is determined, Fig. 3 is a diagram for determining the time offset, Fig. 4 shows a comb filter for power calculation, Fig. 5 illustrates the use of the asynchronous Sampling rate converter for compensation of the time offset and FIG. 6 shows a flow chart of the method according to the invention.
Bei der Einführung neuer Rundfunkverteilsysteme wie DAB (Digital Audio Broadcasting) oder DRM (Digital Radio Mondial) werden die bisher vorhandenen Systeme wie FM oder AM solange weiterhin eingesetzt werden, bis eine vollständige Versorgung mit diesen neuen Systemen gewährleistet ist. Während dieser Zeit ist ein Parallelbetrieb von neuen und alten Systemen notwendig. Beim Empfang von Audioservices - das sind also Rundfunkprogramme, die Audiosignale zur Wiedergabe aufweisen - ist dabei anzustreben, daß für den Anwender immer eine optimale Audioqualität wahrnehmbar ist. Bei Versorgungsengpässen muß also zwischen den vorhandenen Systemen umgeschaltet werden, bzw. es muß immer das System ausgewählt werden, das die beste Audioqualität liefert. Dabei sind die Punkte zu berücksichtigen, daß die neuen digitalen Systeme wie DAB und DRM im allgemeinen sowohl eine Zeitverzögerung als auch andere spektrale Eigenschaften wie Bandbreite oder Lautstärke gegenüber den analogen Systemen aufweisen. With the introduction of new broadcast distribution systems such as DAB (Digital Audio Broadcasting) or DRM (Digital Radio The existing systems such as FM or AM continue to be used until one full supply of these new systems is guaranteed. During this time there is a Parallel operation of new and old systems necessary. At the Reception of audio services - so these are radio programs, which have audio signals for playback - is included to strive for an optimal one for the user Audio quality is noticeable. In the event of supply shortages so switch between the existing systems, or the system must always be selected that the delivers the best audio quality. The points are too take into account that the new digital systems such as DAB and DRM in general both a time delay as well other spectral properties such as bandwidth or Show volume compared to the analog systems.
Erfindungsgemäß wird daher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Umschaltung zwischen den Systemen vorgeschlagen, das den Zeitversatz berücksichtigt und auch die Bandbreite sowie die Lautstärke bei der Umschaltung anpaßt, um einen Umschalteffekt zu minimieren. Zur Minimierung der Umschaltung zwischen zwei Systemen mit gleichen Audioinhalt müssen die wesentlichen Unterschiede der Audiosignale analysiert und bei der Umschaltung entsprechend angepaßt werden. Die wesentlichen Unterschiede sind daher Zeitverzögerung, Lautstärke, Bandbreite und Mono- bzw. Stereo-Ausstrahlung.According to the invention is therefore with the invention Procedure switching between systems proposed that takes into account the time offset and also the bandwidth and the volume when switching adapts to minimize a switching effect. to Minimize switching between two systems with same audio content must have the essential differences the audio signals are analyzed and when switching be adjusted accordingly. The main differences are therefore time delay, volume, bandwidth and mono or stereo broadcast.
Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild einen erfindungsgemäßen Rundfunkempfänger. Eine Antenne 1 ist an einen Eingang eines Hochfrequenzempfängers 2 angeschlossen. Ein erster Datenausgang des Hochfrequenzempfängers 2 führt zu einem Dateneingang eines FM-Empfängers 3. Ein zweiter Datenausgang des Hochfrequenzempfängers 2 führt zu einem Dateneingang eines DAB-Empfängers 4. Der jeweilige Datenausgang des FM- Empfängers 3 und des DAB-Empfängers 4 führen zu dem jeweils ersten und zweiten Dateneingang einer Audiosynchronisation 5. Ein Datenausgang der Audiosynchronisation 5 führt zu einem Audioverstärker 6, der wiederum an einen Eingang eines Lautsprechers 7 angeschlossen ist. Fig. 1 shows a block diagram of a radio receiver according to the invention. An antenna 1 is connected to an input of a high-frequency receiver 2 . A first data output of the radio-frequency receiver 2 leads to a data input of an FM receiver 3 . A second data output of the radio-frequency receiver 2 leads to a data input of a DAB receiver 4 . The respective data output of the FM receiver 3 and the DAB receiver 4 lead to the first and second data input of an audio synchronization 5 . A data output of the audio synchronization 5 leads to an audio amplifier 6 , which in turn is connected to an input of a loudspeaker 7 .
Mit der Antenne 1 werden die Rundfunksignale empfangen und dann vom Hochfrequenzempfänger 2 gefiltert, verstärkt und in einer Zwischenfrequenz umgesetzt. Weiterhin werden die Rundfunksignale digitalisiert, um dann vom jeweiligen FM- Prozessor 3 bzw. DAB-Prozessor 4 weiterverarbeitet zu werden. Dort erfolgt eine Kanaldecodierung und eine Audiodecodierung. Am Ausgang des FM-Prozessors, bzw. des DAB-Prozessors 4, liegen dann PCM(Puls Code Modulation)- Daten vor. Diese PCM-Daten weisen beispielsweise eine Abtastrate von 44,1 kHz auf, um über einen sogenannten MOST- Bus übertragbar zu sein, der Multimediakomponenten im Kraftfahrzeug miteinander vernetzt. Es sind hier jedoch auch andere Abtastraten möglich. Weiterhin ist es möglich, nur einen Prozessor zur Verarbeitung von FM und DAB einzusetzen, der dann in sehr kurzen Zeitabschnitten den Audioservice mit den alternativ eingesetzten Übertragungsverfahren auf die Signalparameter wie Signalfeldstärke und Bitfehlerrate hin überprüft. Eine weitere Alternative besteht darin, daß zwischen DAB und DRM umgeschaltet wird, wobei dann der Rundfunkempfänger zum Empfang von DAB und DRM ausgebildet ist. Statt FM oder zusätzlich zu FM kann auch AM empfangen werden.The radio signals are received with the antenna 1 and then filtered, amplified and converted into an intermediate frequency by the radio-frequency receiver 2 . Furthermore, the broadcast signals are digitized so that they can then be further processed by the respective FM processor 3 or DAB processor 4 . There is a channel decoding and an audio decoding. PCM (pulse code modulation) data is then available at the output of the FM processor or the DAB processor 4 . These PCM data have a sampling rate of 44.1 kHz, for example, in order to be able to be transmitted via a so-called MOST bus, which networks multimedia components in the motor vehicle. However, other sampling rates are also possible here. Furthermore, it is possible to use only one processor for processing FM and DAB, which then checks the audio service with the alternative transmission methods for the signal parameters such as signal field strength and bit error rate in very short time periods. Another alternative is to switch between DAB and DRM, in which case the radio receiver is designed to receive DAB and DRM. Instead of FM or in addition to FM, AM can also be received.
Die Audiosynchronisation 5 führt dann die Ermittlung und den Ausgleich der Zeitverzögerung durch. Das FM-Audiosignal ist durch verschiedene Umstände dem DAB-Audiosignal um ca. 1 bis 2 Sekunden voraus, so daß für eine nicht hörbare Umschaltung das FM-Audiosignal diese 1 bis 2 Sekunden durch eine Zwischenspeicherung verzögert werden muß.The audio synchronization 5 then carries out the determination and compensation of the time delay. The FM audio signal is ahead of the DAB audio signal by approx. 1 to 2 seconds due to various circumstances, so that for an inaudible switchover the FM audio signal must be delayed by 1 to 2 seconds.
Zur Ermittlung der Zeitverzögerung können verschiedene Algorithmen herangezogen werden. Wenig rechenintensive Methoden sind die Detektion von Sprachpausen und die Bestimmung einer gemittelten Kurzzeitleistung, wobei anschließend die Leistungssignale verglichen werden. Wird die Detektion von Sprachpausen verwendet, dann wird in beiden Audiosignalen, DAB und FM, der Anfang einer Sprachpause detektiert. Die Verzögerung wird ermittelt, indem eine Mittelung der gefundenen Zeitdifferenzen bei mehreren Sprachpausen durchgeführt wird. Algorithmen zur Sprachpausendetektion sind bekannt. Als Beispiel wird hier der Voice Activity Detection (VAD) Algorithmus genannt, der beispielweise bei dem Mobilfunkübertragungsverfahren GSM eingesetzt wird. Die Ermittlung kann jedoch sehr lange dauern, wenn nur Musikstücke gespielt werden. Various can be used to determine the time delay Algorithms are used. Little computing intensive Methods are the detection of speech pauses and the Determination of an average short-term power, whereby then the power signals are compared. Becomes the detection of speech pauses is used, then in two audio signals, DAB and FM, the beginning of one Speech pause detected. The delay is determined by averaging the time differences found at several language breaks. Algorithms for Speech pause detection is known. As an example here called the Voice Activity Detection (VAD) algorithm, the for example in the GSM transmission method is used. However, the investigation can take a long time last if only music is played.
Wird jedoch die gemittelte Kurzzeitleistung und der anschließende Leistungsvergleich eingesetzt, werden mit Hilfe eines Integrators die Kurzzeitleistungen der Audiosignale bestimmt. Fig. 2 zeigt dies als Blockschaltbild. Die PCM-Audiosignale 8 und 9 des FM- bzw. DAB-Empfängers 3 und 4 gehen auf Kurzzeitintegratoren 10 und 11, die Ausgangssignale 14 und 15 liefern, die in einem anschließenden Vergleicher 12 verglichen werden. Als Ausgangssignal liegt dann der Zeitversatz vor.However, if the averaged short-term power and the subsequent power comparison are used, the short-term powers of the audio signals are determined with the help of an integrator. Fig. 2 shows this as a block diagram. The PCM audio signals 8 and 9 of the FM or DAB receiver 3 and 4 go to short-term integrators 10 and 11 , which provide output signals 14 and 15 , which are compared in a subsequent comparator 12 . The time offset is then available as the output signal.
In Fig. 4 ist ein Kammfilter dargestellt, mit Hilfe dessen
die Kurzzeitleistung jeweils bestimmt wird. Der Kammfilter
führt gleichzeitig eine Dezimation um den Faktor M1 und
somit eine Verringerung der Rechenleistung durch. Das
Eingangssignal 19 führt auf einen Funktionsblock 20, der
eine Betragsbildung durchführt. Das so entstandene
Ausgangssignal wird zu einem zeitverzögerten Signal addiert,
um dann in Block 21 mit dem variablen Faktor M1 dividiert zu
werden. Das Ausgangssignal des Funktionsblocks 21 wird mit
einem zeitverzögerten Ausgangssignal subtrahiert und bildet
dann das Leistungssignal 23. Demnach wird das Ausgangssignal
der Integratoren nach folgender Vorschrift gebildet:
In FIG. 4, a comb filter is shown, which is in each case determines the short-term power by. The comb filter simultaneously performs a decimation by a factor of M 1 and thus reduces the computing power. The input signal 19 leads to a function block 20 which carries out an amount formation. The resulting output signal is added to a time-delayed signal in order to then be divided in block 21 by the variable factor M 1 . The output signal of the function block 21 is subtracted with a time-delayed output signal and then forms the power signal 23 . Accordingly, the output signal of the integrators is formed according to the following rule:
Dabei ist n das Ausgangssignal des jeweiligen Integrators und m der Laufindex des dezimierten Ausgangssignals n.Here n is the output signal of the respective integrator and m is the running index of the decimated output signal n.
Diese Ausgangssignale können dann miteinander verglichen
werden, und die Zeitverzögerung kann damit dann bestimmt
werden. Zunächst wird dabei der Leistungsverlauf des FM-
Signals über ca. 2 Sekunden ermittelt. Der Leistungsverlauf
liegt nach dem Integrator 10 mit einer Abtastrate von F1/M1
vor. Direkt im Anschluß wird der Leistungsverlauf des DAB-
Audiosignals für eine kürzere Zeit, z. B. 0,1 Sekunden, mit
Hilfe der selben Anordnung ermittelt. Dies ist in Fig. 3
dargestellt. An das Ende der Daten 0, 1, 2 und 3 - hier
markiert mit 14 - wird das Datum 1-15 hinzugefügt, um diese
Daten 17 dann zu bestimmen. Anschließend wird dieser kürzere
DAB-Leistungsverlauf in dem FM-Leistungsverlauf gesucht, in
dem das Minimum der folgenden Funktion gesucht wird:
These output signals can then be compared with one another and the time delay can then be determined. First, the performance of the FM signal is determined over approximately 2 seconds. The power curve is available after the integrator 10 with a sampling rate of F1 / M1. Immediately afterwards, the power curve of the DAB audio signal for a shorter time, eg. B. 0.1 seconds, determined using the same arrangement. This is shown in FIG. 3. At the end of data 0 , 1 , 2 and 3 - marked here with 14 - the date 1-15 is added in order to then determine this data 17 . This shorter DAB power curve is then searched for in the FM power curve by looking for the minimum of the following function:
Die Position, an der diese Funktion das Minimum hat, kann als Verzögerung zwischen den Signalen angenommen werden. Eine Wiederholung der Messung in bestimmten Abständen und eine statistische Auswertung kann dann zu den gewünschten Ergebnissen führen. Da durch die Dezimation allerdings eine Zeitauflösung vorgegeben wird, mit der die Verzögerung bestimmt werden kann, ist es sinnvoll, eine iterative Bestimmung der Zeitverzögerung durchzuführen, indem der Faktor M1 immer weiter verringert wird und der Algorithmus mit kürzeren Signalausschnitten wiederholt wird.The position at which this function has the minimum can be assumed as a delay between the signals. A repetition of the measurement at certain intervals and a statistical evaluation can then lead to the desired results. However, since decimation specifies a time resolution with which the delay can be determined, it makes sense to carry out an iterative determination of the time delay by continuously reducing the factor M 1 and repeating the algorithm with shorter signal sections.
Zur Suche der Zeitverzögerung über die Kurzzeitleistung kann
anstatt von der letzten Gleichung auch ein anderes Verfahren
angewendet werden. Es werden einige Maxima und Minima im
DAB-Ausschnitt gesucht und die Zeitabstände und
Amplitudenverhältnisse dieser Extrema zueinander ermittelt.
Im FM-Signal wird dieses Muster dann gesucht. Zunächst
werden die Folgen E und P von z. B. fünf Werten gebildet,
indem die Extrema und deren Positionen eingetragen sind:
E = [Max1, Min1, Max2, Min2, Max3]
p = [kmax1, kmin1, kmax2, kmin2, kmax3]
To search for the time delay using the short-term power, a different method can be used instead of the last equation. A few maxima and minima are searched for in the DAB section and the time intervals and amplitude relationships of these extremes are determined. This pattern is then searched for in the FM signal. First, the sequences E and P of z. B. five values are formed by entering the extrema and their positions:
E = [Max 1 , Min 1 , Max 2 , Min 2 , Max 3 ]
p = [k max1 , k min1 , k max2 , k min2 , k max3 ]
Daraufhin werden dann die Muster Eq und Pd ermittelt.
The patterns E q and P d are then determined.
Zur Bildung der Kostenfunktion h(k) werden aus dem Signal
nFM(k) dann Folgen E'(k, m) der Länge 5 extrahiert, dessen
Werte die Abstände Pd zueinander aufweisen. Aus diesen
Folgen E'(k, m) werden die Muster Eq'(k, m) folgendermaßen
berechnet:
To form the cost function h (k), sequences E '(k, m) of length 5 are then extracted from the signal n FM (k), the values of which have the distances P d from one another. From these sequences E '(k, m), the patterns E q ' (k, m) are calculated as follows:
m bezeichnet die Position aller möglichen Folgen im FM-
Signal. Die Kostenfunktion lautet dann folgendermaßen:
m denotes the position of all possible sequences in the FM signal. The cost function is then as follows:
Das Minimum der Kostenfunktion wird gesucht und die Position m bestimmt. Daraus läßt sich dann der Zeitversatz bestimmen.The minimum of the cost function is searched and the position m determined. The time offset can then be determined from this.
Bei der Umschaltung FM/FM muß das neue FM-Audiosignal zwischengespeichert werden, um die Audiosynchronisation für die nächste Umschaltung nach DAB durchführen zu können. Dann kann erst der neue Audioservice eingeblendet werden. Dies wird gelöst, indem mit Hilfe eines asynchronen Abtastratenumsetzers das FM-Audiosignal unmerklich langsamer abgespielt wird.When switching FM / FM, the new FM audio signal must to be cached for audio synchronization for to be able to carry out the next switchover to DAB. Then the new audio service can only be shown. This is solved by using an asynchronous Sampling rate converter the FM audio signal imperceptibly slower is played.
Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild, wie dies vorgenommen wird. Der FM-Empfänger 3 ist an einen asynchronen Abtastratenumsetzer 24 angeschlossen. Der asynchrone Abtastratenumsetzer 24 wird von einem Taktgeber 25 gespeist und ein Ausgang des asynchronen Abtastratenumsetzers geht an einen Speicher 26, der nach dem FIFO-Prinzip arbeitet. Der FIFO-Speicher 26 ist wiederum an einen Funktionsblock 27 angeschlossen, der die Zeitsynchronisation und die Lautstärkeanpassung durchführt. Die Blöcke 25, 26 und 27 bilden die Audiosynchronisierung 5. Am Ausgang des Funktionsblocks 27 liegen die Ausgangssignale vor, wobei der Funktionsblock 27 über seinen zweiten Dateneingang die DAB- Signale vom DAB-Empfänger 4 erhält. Fig. 5 shows the block diagram of how this is done. The FM receiver 3 is connected to an asynchronous sampling rate converter 24 . The asynchronous sampling rate converter 24 is fed by a clock 25 and an output of the asynchronous sampling rate converter goes to a memory 26 which works according to the FIFO principle. The FIFO memory 26 is in turn connected to a function block 27 which carries out the time synchronization and the volume adjustment. Blocks 25 , 26 and 27 form audio synchronization 5 . The output signals are present at the output of the function block 27 , the function block 27 receiving the DAB signals from the DAB receiver 4 via its second data input.
Der Speicher 26 läuft dabei langsam so weit voll, bis eine Verzögerung von 1 bis 2 Sekunden vorhanden ist. Z. B. kann das Audiosignal von der Abtastrate 44,1 kHz auf 44,2 kHz umgesetzt werden. Das Signal wird dann dennoch mit 44,1 kHz abgespielt, so daß pro Sekunde 100 Abtastwerte nicht ausgegeben werden. Nach 441 Sekunden wären dann 44.100 Abtastwerte nicht ausgegeben worden, was einer Verzögerung von einer Sekunde entspräche. Sind genügend Abtastwerte im Speicher 26, kann eine normale Ausgabe ohne Abtastumsetzung durchgeführt werden. In diesem Fall wird dann der Abtastratenumsetzer 24 durchgeschaltet. Während dieser Speicheraufbau stattfindet, kann schon mit dem Suchen nach dem Zeitversatz gestartet werden, so daß unter Umständen nicht der gesamte Speicher von ca. 2 Sekunden aufgebaut werden muß. Ist der Zeitversatz gefunden, kann über eine Neuberechnung der Koeffizienten der Eingangstakt des Speichers an den Ausgangstakt angepaßt werden.The memory 26 runs slowly until a delay of 1 to 2 seconds is present. For example, the audio signal can be converted from the sampling rate 44.1 kHz to 44.2 kHz. The signal is then still played at 44.1 kHz, so that 100 samples are not output per second. After 441 seconds, 44,100 samples would not have been output, which would correspond to a delay of one second. If there are enough samples in the memory 26 , normal output can be carried out without sample conversion. In this case, the sampling rate converter 24 is then switched through. While this memory construction is taking place, the search for the time offset can already be started, so that under certain circumstances the entire memory of approximately 2 seconds does not have to be built up. Once the time offset has been found, the input clock of the memory can be adapted to the output clock by recalculating the coefficients.
Damit keine abrupte Umstellung von langsamer auf normale
Ausgabegeschwindigkeit stattfindet, kann die asynchrone
Umsetzung des Abtastratenumsetzers langsam von z. B. 44,3 kHz
auf 44,1 kHz entlang einer stetigen Funktion durchgeführt
werden. Während der Zeit des Speicheraufbaus kann dann
allerdings keine zeitsynchronisierte Umschaltung
stattfinden, solange der Zeitversatz noch nicht gefunden
wurde. Weicht die FM-Audioabtastrate Fin von der Abtastrate
der Audiosynchronisation 5 Fout ab, muß durch den
Abtastratenumsetzer eine Anpassung von Fin auf die
Ausgangsabtastrate Fout vorgenommen werden. Dies kann
entlang einer Funktion geschehen. Die stetige Funktion, mit
der der Abtastratenumsetzer langsam den Speicher 26 aufbaut,
muß für die Unhörbarkeit einige Kriterien aufweisen. So muß
die Funktion stetig sein und zum Zeitpunkt T0, zu dem der
Speicher vollgelaufen ist, den Wert Fin dividiert durch Fout
besitzen, damit der Speicher 26 nicht weiter voll- bzw.
leerläuft. Diese Funktion p(T) bestimmt, wie viele
Abtastwerte vom Abtastratenumsetzer aus dem Speicher 26
gelesen werden.
So that there is no abrupt change from slow to normal output speed, the asynchronous implementation of the sampling rate converter can slowly change from e.g. B. 44.3 kHz to 44.1 kHz can be performed along a continuous function. During the time the memory is being set up, however, no time-synchronized switchover can take place until the time offset has been found. If the FM audio sampling rate F in deviates from the sampling rate of the audio synchronization 5 F out , the sampling rate converter must adapt F in to the output sampling rate F out . This can be done along a function. The continuous function with which the sample rate converter slowly builds up the memory 26 must have some criteria for inaudibility. For example, the function must be continuous and have the value F in divided by Fout at time T 0 , when the memory is full, so that the memory 26 does not continue to run full or empty. This function p (T) determines how many samples are read from the memory 26 by the sample rate converter.
In den Speicher 26 werden Rin = Fin.T0-Werte geschrieben,
so daß zum Zeitpunkt T0 der Speicherfüllstand B und der
daraus resultierende Zeitgewinn ΔT folgende Werte annimmt:
R in = F in .T 0 values are written into the memory 26 , so that the memory fill level B and the resulting time gain ΔT assume the following values at time T 0 :
Die Funktion p(t) sollte einen Startwert f0 derart besitzen,
daß die Ausgabefrequenz nicht zu weit von der ursprünglichen
Frequenz abweicht, da dies zu einem hörbaren Effekt führt
(p(0) < 0,9 K). Außerdem darf kein Sprung in der Funktion
p(t) auftauchen. Weiterhin sollte die Funktion stetig
ableitbar sein, um auch den Einfluß der Umschaltung des
Abtastratenumsetzers 24 zum Zeitpunkt, zu dem der Speicher
vollgelaufen ist, zu minimieren. Daraus ergeben sich
folgende Randwerte:
p(T0) = K
p(0) = f0.K
p'(T0) = 0
ΔT(T0) = ΔTsoll The function p (t) should have a starting value f 0 such that the output frequency does not deviate too far from the original frequency, since this leads to an audible effect (p (0) <0.9 K). In addition, no jump may appear in the function p (t). Furthermore, the function should be continuously derivable in order to minimize the influence of the switching of the sampling rate converter 24 at the point in time when the memory is full. The following marginal values result from this:
p (T 0 ) = K
p (0) = f 0 .K
p '(T 0 ) = 0
.DELTA.T (T 0) = .DELTA.T to
Diese Randwerte lassen sich mit einer Funktion dritter Ordnung vollständig lösen, so daß der Startwert, die Speichersollgröße und die Dauer frei gewählt werden können. Wird eine Funktion zweiter Ordnung gewählt, ist ein Parameter von den jeweils beiden anderen abhängig. Die Lösungen für die beiden Gleichungen werden im folgenden gegeben.These boundary values can be assigned a third function Solve order completely, so that the starting value, the Memory set size and duration can be freely selected. If a second order function is selected, is a Parameters depend on the other two. The Solutions to the two equations are given below given.
Um eine Steuerung des Taktes für den Abtastratenumsetzer 24 nicht zu aufwendig werden zu lassen, kann die Funktion mit Hilfe einer Treppenstufenfunktion approximiert werden. Dann kann der Takt beispielsweise mit Hilfe einer digitalen PLL (Phase Locked Loop = Phasenregelschleife) generiert werden.In order not to make control of the clock for the sampling rate converter 24 too complex, the function can be approximated using a step function. The clock can then be generated, for example, with the aid of a digital PLL (phase locked loop).
Das Verfahren zur Ermittlung der Verzögerung ermittelt
Kurzzeitleistungen. Diese Leistungen können ebenfalls
herangezogen werden, um die Lautstärke anzupassen. Nachdem
die Zeitsynchronisation gefunden wurde, die Zeitverzögerung
d, sehen die Zeitverläufe der Kurzzeitleistungen in etwa
gleich aus. Nur ein Verstärkungsfaktor kann die Zeitverläufe
unterscheiden. Dieser Verstärkungsfaktor drückt sich in
einem Unterschied der Lautstärkepegel aus. Der
Lautstärkefaktor zwischen DAB und FM kann ermittelt werden,
indem beispielsweise über den Verstärkungsfaktor gemittelt
wird.
The procedure for determining the delay determines short-term services. These services can also be used to adjust the volume. After the time synchronization has been found, the time delay d, the time profiles of the short-term services look approximately the same. Only a gain factor can distinguish the time profiles. This amplification factor is expressed in a difference in the volume level. The volume factor between DAB and FM can be determined, for example, by averaging over the gain factor.
Anstatt über den gesamten Funktionsverlauf zu mitteln, kann z. B. auch nur an Positionen der Maxima gemittelt werden.Instead of averaging over the entire course of the function, z. B. can also be averaged only at positions of the maxima.
Um den Einfluß der Mono-/Stereo-Eigenschaften bei der Umschaltung möglichst gering zu halten, können vor dem Überblenden beide Signale z. B. auf Mono eingestellt werden. Nach dem Überblenden wird dann langsam wieder auf Stereo geschaltet. Dies kann mit Hilfe eines adaptiven Filters durchgeführt werden. Die Bandbreite ist bei einem DAB-Signal größer als bei einem FM-Signal. Mit Hilfe eines adaptiven Tiefpasses, was ein adaptiver Filter ist, kann die Bandbreite des DAB-Signals vor und nach dem Umschalten langsam bis zur vollen Breite erhöht werden. To the influence of the mono / stereo properties in the To keep switching as low as possible, before Crossfade both signals. B. can be set to mono. After the crossfade, it slowly returns to stereo connected. This can be done with the help of an adaptive filter be performed. The bandwidth is with a DAB signal larger than with an FM signal. With the help of an adaptive Low pass filter, which is an adaptive filter, can Bandwidth of the DAB signal before and after switching slowly increased to full width.
In Fig. 6 ist das erfindungsgemäße Verfahren als Flußdiagramm dargestellt. In Verfahrensschritt 18 werden die Rundfunksignale mit der Antenne 1 und dem Hochfrequenzempfänger 2 empfangen und entsprechend verarbeitet. In Verfahrensschritt 29 wird dann festgestellt, ob es sich um digital oder analog empfangene Programme handelt, die dann auf den entsprechenden FM- oder DAB- Empfänger umgeleitet werden. In Verfahrensschritt 30 wird die Audiodecodierung durchgeführt, und die Signalparameter werden bestimmt. Anhand dessen wird entschieden, ob eine Umschaltung notwendig ist. Dies geschieht in Verfahrensschritt 31. Liegen die Signalparameter über vorgegebenen Schwellen, dann wird in Verfahrensschritt 32 der Zeitversatz, wie oben dargestellt, bestimmt. In Verfahrensschritt 34 wird dann dieser Zeitversatz entsprechend berücksichtigt und in Verfahrensschritt 35 wird die Lautstärke an das vorhergehende Programm angepaßt. In Verfahrensschritt 36 werden schließlich die Audio-Signale wiedergegeben. Wurde in Verfahrensschritt 31 festgestellt, daß eine Umschaltung nicht erfolgt, dann wird in Verfahrensschritt 33 das eingestellte Programm weiterhin decodiert, um es dann in Verfahrensschritt 36 wiederzugeben.In FIG. 6, the inventive method is illustrated as a flow chart. In method step 18, the radio signals are received with the antenna 1 and the radio-frequency receiver 2 and processed accordingly. In method step 29 , it is then determined whether the programs received are digital or analogue, which are then redirected to the corresponding FM or DAB receiver. In method step 30 , the audio decoding is carried out and the signal parameters are determined. Based on this, it is decided whether a switchover is necessary. This is done in method step 31 . If the signal parameters are above predetermined thresholds, then the time offset is determined in method step 32 , as shown above. In step 34 this time offset is then taken into account accordingly and in step 35 the volume is adapted to the previous program. The audio signals are finally reproduced in method step 36 . If it was determined in method step 31 that a switchover does not take place, then the set program is further decoded in method step 33 in order to then reproduce it in method step 36 .
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