DE102005049592B4

DE102005049592B4 - Tuner

Info

Publication number: DE102005049592B4
Application number: DE102005049592A
Authority: DE
Inventors: Gary Wootton Bassett Thorpe
Original assignee: Zarlink Semiconductor Ltd
Current assignee: Microsemi Semiconductor Ltd
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2025-10-18
Also published as: GB2422257A; US20060111066A1; CN1805519A; CN1805519B; GB2422257B; DE102005049592A1; GB0423079D0

Abstract

Tuner zum Auswählen eines Empfangskanals aus einem Mehrkanal-Eingangssignal, mit einem Signalpfad (3–5, 9, 10), der so ausgebildet ist, dass er einen Kanal auswählt und diesen in ein zur Demodulation geeignetes Format wandelt, und der über mindestens eine Stufe (4, 10) mit steuerbarer, variabler Verstärkung verfügt, gekennzeichnet durch eine Steuerung (8) mit einem Empfangsmodus und einem Kanal-Belegungserfassungsmodus, wobei diese Steuerung (8) im Belegungserfassungsmodus eine Nachschlagetabelle (18) für die Kanalbelegung im Eingangssignal in einem Speicher ablegt und im Empfangsmodus auf die Nachschlagetabelle (18) zugreift, um eine Belegung mindestens eines zum ausgewählten Kanal benachbarten Kanals zu ermitteln, ein Verstärkungssteuerungssignal erstellt, dessen Wert von der Belegung des mindestens einen benachbarten Kanals abhängig ist, und dieses an die mindestens eine Stufe (4, 10) mit steuerbarer, variabler Verstärkung liefert, um deren Verstärkung zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tuner zum Auswählen eines Empfangskanals aus einem Mehrkanal-Eingangssignal. Ein derartiger Tuner kann z. B. dazu verwendet werden, Signale von einer terrestrischen Rundfunkempfangsantenne oder einem Satellitenantennensystem zu empfangen, oder er kann dazu verwendet werden, über ein Kabelnetz verteilte Signale zu empfangen. Zum Beispiel kann der Tuner für digitale, terrestrische Fernsehsignale verwendet werden, die gemäß dem COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex)-Standard moduliert sind.
Bei bekannten Tunertypen, z. B. zum Empfangen digitaler, terrestrischer Fernsehsignale, wird eine herkömmliche Antenne so angeordnet, dass sie Funkübertragungen von einem oder mehreren entfernten Sendern empfängt. Die durch die empfangenen Signale belegten Kanäle hängen davon ab, welche Sender sich im Bereich der Antenne befinden und welche Dienste durch derartige Sender bereitgestellt werden. Die Signalpegel hängen von den örtlichen Empfangsbedingungen ab, hauptsächlich vom Abstand vom Sender oder den Sendern, die das Gebiet bedienen.
Tuner verfügen im Allgemeinen über Frontenden mit Pegelsteuerschaltungen, die den Signalpegel entsprechend einem vorbestimmten Zwischenfrequenz-Sollpegel einstellen. Demgemäß lassen die Pegelsteuerschaltungen, beim Empfangen eines ausgewählten, gewünschten Kanals, keinerlei Signale in benachbarten Kanälen zu, die möglicherweise den Empfang stören könnten. Derartige Nachbarkanalsignale können von niedrigerem oder höherem Pegel als im ausgewählten, gewünschten Kanal sein, und dies kann innerhalb des Frontendes zu einer Überlastung und/oder zu einer Einstellung des Signalpegels auf einen falschen Wert führen.
Aus US 5,617,151 ist ein automatisches Senderkanalauswahlverfahren bekannt, bei dem ein Empfänger automatisch Sendekanäle auswählt, deren Qualität besser ist als andere Kanäle mit gleichem Sendeinhalt. Eine Auswahl eines Kanals wird auf Basis von Sendequalitäten verschiedener Kanäle getroffen.
Aus EP 0 999 649 A2 ist das Linearisieren eines Radioempfängers bekannt, bei dem die Signalstärke von einem ausgewählten Kanal und benachbarten Kanälen betrachtet wird. Wenn die Signalstärke für einen ausgewählten Kanal unterhalb eines Schwellenwerts fällt oder auf einem Nachbarkanal über einem entsprechenden Schwellenwert steigt, werden Versorgungsströme erhöht. Dadurch kann ein Leistungsverbrauch des Empfängers eingestellt und verringert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tuner zu schaffen, der sich leicht an die aktuellen Empfangsbedingungen an irgendeinem Ort und an beliebige Antennenanordnungen anpassen kann.
Diese Aufgabe ist durch den Tuner gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
So ist es möglich, einen Tuner zu schaffen, der Information zur Kanalbelegung in einem empfangenen Mehrkanal-Eingangssignal enthält und der sich an diese anpassen kann, um für verbesserten Empfang zu sorgen. Zum Beispiel kann eine Pegelsteuerschaltung im Tuner so ausgebildet sein, dass sie das Vorhandensein belegter Nachbarkanäle berücksichtigt, um eine Überlastung von Frontendstufen zu vermeiden, während ein akzeptierbares Signal/Rauschsignal-Verhältnis erhalten bleibt. Durch Abscannen des Eingangssignals, um zu ermitteln, welche Kanäle aktuell belegt sind, kann für die aktuellen Empfangsbedingungen ein zweckdienliches Leistungsvermögen erzielt werden. Eine derartige Anordnung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für digitalen, terrestrischen Empfang von Nutzen, bei dem das Eingangssignal eine beliebige Zusammenstellung analoger und digitaler Signale mit beliebigen und variierenden Pegeln enthalten kann. So kann die gestellte Aufgabe zuverlässig gelöst werden.
Die Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, die ein schematisches Diagramm eines Tuners ist, der eine Ausführungsform der Erfindung bildet.
Der Tuner verfügt über einen Eingang 1, der mit einer terrestrischen Rundfunkempfangsantenne 2 verbunden ist, der je doch auch zum Empfang durch ein Kabelverteilsystem oder ein Satellitenübertragungs-Antennensystem verwendet werden könnte. Gemäß der Darstellung ist der Tuner vom Typ mit einfacher Wandlung, jedoch ist dies nur beispielhaft, und die vorliegenden Techniken können bei jedem geeigneten Tunertyp angewandt werden.
Der Tuner verfügt über ein "Frontende" mit einem rauscharmen Verstärker (LNA) 3, der über eine Stufe 4 mit variabler Verstärkung mit einem Mischer 5 eines Frequenzwandlers verbunden ist. Der Frequenzwandler verfügt ferner über einen Ortsoszillator (LO) 6, der durch einen PLL(Phase Locked Loop)-Synthesizer 7 gesteuert wird. Der Synthesizer 7 wird wiederum durch eine Steuerung 8, der z. B. auf einem programmierten Mikrocomputer beruht, gesteuert.
Der Frequenzwandler mit dem Mischer 5, dem Ortsoszillator 6 und dem Synthesizer 7 wandelt einen gewünschten, ausgewählten Empfangskanal auf gut bekannte Weise in eine Zwischenfrequenz. Das Zwischenfrequenz-Ausgangssignal des Mischers 5 wird an ein Bandpassfilter 9 geliefert, das den ausgewählten Kanal mit der Zwischenfrequenz durchlässt und andere Kanäle schwächt. Das Ausgangssignal des Filters 9 wird an einen ZF(Zwischenfrequenz)-Verstärker und eine AGC(Automatic Gain Control)-Stufe 10 geliefert. Das Ausgangssignal der Stufe 10 wird an einen COFDM(Coded Offset Frequency Division Multiplex)-Demodulator 11 geliefert, der den ausgewählten Kanal demoduliert und das demodulierte Signal an einen Ausgang 12 liefert.
Das Ausgangssignal der Stufe 4 mit variabler Verstärkung wird auch an einen Pegeldetektor 13 geliefert, der den Pegel des an den Mischer 5 gelieferten Signals erfasst. Der erfasste Pegel wird an einen ADC(Analog/Digital Converter)-Wandler 14 geliefert, dessen Ausgangssignal an die Steuerung 8 geliefert wird.
Das Ausgangssignal der Stufe 10 wird an einen Pegeldetektor 15 geliefert, der den Pegel des an den Modulator 11 gelieferten Signals, d. h. des ausgewählten Kanals, erfasst, Der erfasste Pegel wird an einen ADC 16 geliefert, dessen Ausgangssignal an die Steuerung 8 geliefert wird.
Die Steuerung 8 liefert ein Ausgangssignal an einen DAC(Digital/Analog Converter)-Wandler 17, dessen Ausgang mit einem Verstärkungssteuerungseingang der Stufe 4 mit variabler Verstärkung verbunden ist, wodurch deren Verstärkung gesteuert wird. Die Steuerung 8 verfügt über einen weiteren Ausgang, der mit der AGC-Stufe 10 verbunden ist. Der Ausgang liefert einen Sollpegel zur Verwendung bei der AGC-Anordnung an die AGC-Stufe 10. Insbesondere vergleicht die AGC-Anordnung der AGC-Stufe 10 den Ist-Signalpegel am Eingang dieser Stufe mit dem Sollpegel, und sie stellt die Verstärkung der AGC-Stufe 10 so ein, dass der Ausgangssignalpegel dem Sollpegel näher kommt oder diesem gleich wird.
Die Steuerung 8 enthält eine LUT (Nachschlagetabelle) 18 zum Speichern einer Karte der Kanäle im an den Eingang 1 des Tuners gelieferten Eingangssignals. Die LUT 18 kann jedesmal beim Einschalten des Tuners erzeugt werden, in welchem Fall es nicht erforderlich ist, sie in einem nichtflüchtigen Speicher abzuspeichern. Alternativ kann die LUT 18 wiederholt aktualisiert werden und in einem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert werden.
Der Steuerung 8 betreibt den Tuner in einem "Belegungserfassungsmodus", um die LUT 18 zu erzeugen oder zu aktualisieren. Der Belegungserfassungsmodus kann bei jedem Einschalten des Tuners und dann periodisch ausgeführt werden, während der Tuner eingeschaltet ist, um die LUT 18 aktualisiert zu halten. Jedoch kann der Belegungserfassungsmodus auch alternativ oder zusätzlich zu anderen Zeiten ausgeführt werden, z. B. periodisch, während sich der Tune in einem Bereitschaftsmodus befindet, um den Empfang beim Einschalten des Tuners nicht zu verzögern oder zu unterbrechen.
Während des Belegungserfassungsmodus sorgt der Tuner dafür, dass der PLL-Synthesizer 7 den Tuner schrittweise durch alle Kanalfrequenzen des Eingangssignals fährt, während das Vorliegen oder Fehlen eines Signals bei der aktuell ausgewählten Kanalfrequenz, ob das Signal analog oder digital ist, der Leistungspegel, jeder Frequenzoffset gegenüber der Kanal-Nennfrequenz sowie das Signal/Rauschsignal-Verhältnis erfasst werden. Das Vorliegen oder Fehlen eines Signals innerhalb des aktuell ausgewählten Kanals kann aus dem durch den Detektor 15 erfassten Signalpegel ermittelt werden und über den ADC 16 an die Steuerung 8 geliefert werden. Der Leistungspegel des Signals kann aus diesem erfassten Pegel und aus der Verstärkung der Stufe 4 mit variabler Verstärkung und der AGC-Stufe 10 hergeleitet werden. Alternativ kann, wenn der Tuner eine nachfahrende Filterung zwischen dem Eingang 1 und dem Pegeldetektor 13 aufweist, der HF-Leistungspegel aus dem Pegel hergeleitet werden, der vom Detektor 13 erfasst wird und über den ADC 14 an die Steuerung 8 geliefert wird. Der Demodulator 11 verfügt über einen Ausgang 20, der ein Signal liefert, das anzeigt, ob der aktuell empfangene Kanal TPS-Daten enthält oder nicht. Dieses Signal kann daher dazu verwendet werden, das Vorliegen eines digitalen Signals im aktuell ausgewählten Kanal anzuzeigen.
Die Steuerung 8 kann eine Kanalbelegungstabelle vom nachfolgend dargestellten Typ erzeugen.

Typ A A D D A D A D A D D

Ref. C5 C4 D2 D5 C1 D1 C3 D3 C2 D4 D6

No. 21 ... 37 ... 54 55 56 56 59 ... 61 62 64 65 67 ... 69

Offset + + + + +
Diese Kanalbelegungstabelle ist für das typisch, was im Vereinigten Königreich erhalten werden kann, und sie betrifft den Mendip-Fernsehempfänger. Die Zeile "Typ" zeigt an, ob der Empfangskanal analog (A) oder digital (B) ist; "Ref." entspricht der herkömmlichen Nomenklatur für den aktuellen Kanal (C1 entspricht BBC1, C2 entspricht BBC2 usw.), "No." ist die Kanalnummer und "Offset" kennzeichnet das Vorliegen eines positiven (+), eines negativen (–) Versatzes von 166 kHz oder von Null ( ) gegenüber der Kanal-Nennfrequenz.

Die Steuerung 8 leitet aus dieser Kanalbelegungstabelle die LUT 18 her, für die eine auf der obigen Tabelle beruhendes Beispiel das Folgende ist:

Kanal	Gewünschter Kanal				Nachbarkanalstörungen
No.	Typ	^	S/R	<>	←	^	→	^
37	A	50	–	0	–		–
54	A	35	–				D
55	D	50	21	+	A	35	D	55
56	D	55	22	+	D	50	–
58	A	40	–	0	–		D	55
59	D	55	21	+	A	40	–
61	A	35	–	0	–		D	60
62	D	60	21	+	A	35	–
64	A	40	–	0	–		D	55
65	D	55	22	+	A	40	–
67	D	50	25	0	–		–

Bedeutung:

^ = Leistungspegel in dBm
← = unterer Nachbarkanal
→ = oberer Kanal
S/R = Signal/Rauschsignal-Verhältnis
<> = Versatz, falls anwendbar, von +/– 166 kHz

Jede Zeile dieser LUT 18 betrifft eine jeweilige Kanalnum mer, die belegt ist, und sie gibt Folgendes an: ob das Signal analog oder digital ist; den Leistungspegel des Signals im Kanal; das Signal/Rauschsignal-Verhältnis für die digitalen Signale; sowie jeglichen anwendbaren Offset. Außerdem enthält jede Zeile Information zu möglichen Nachbarkanal-"Störern". Zu dieser Information gehören das Vorliegen und der Typ (analog oder digital) sowie der Leistungspegel des unteren oder des oberen Nachbarkanals.
Während des normalen Empfangsmodus des Tuners wird die LUT 18 dazu verwendet, denselben für den Empfang des ausgewählten Kanals abzustimmen. Insbesondere beim Ausführen einer Kanalauswahl, z. B. durch einen Benutzer unter Verwendung einer Fernsteuerung, um den ausgewählten Kanal der Steuerung 8 mitzuteilen, ermittelt diese, ob der untere und/oder obere Nachbarkanal belegt ist, um, wenn dies der Fall ist, den entsprechenden Leistungspegel zu ermitteln. Dies wird dazu verwendet, an die Stufe 4 ein Verstärkungssteuerungssignal zum Einstellen der Verstärkung am Frontende entsprechend den vorliegenden Empfangsbedingungen zu liefern. Auch wird der Schwellenpegel der AGC-Anordnung der AGC-Stufe 10 entsprechend den vorliegenden Empfangsbedingungen eingestellt oder an diese angepasst. Wenn z. B. ein starker Nachbarkanalstörer vorliegt, kann die Verstärkung der Stufe 4 auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt werden, um eine Überlastung am Eingang des Mischers 5 zu vermeiden. In ähnlicher Weise wird der AGC-Pegel dadurch eingestellt, dass die Bitfehlerrate (BER) gemessen wird und der AGC-Sollwert langsam eingestellt wird, bis die niedrigste BER erzielt ist.
Gemäß einer ersten Modifizierung wird das Ausgangssignal des ADC 16 und des Detektors 15 (wenn keine Analog/Digital-Wandlung erforderlich ist) an den Demodulator 20 geliefert. Dann steuert die automatische Verstärkungseinstellung auf den durch die Steuerung 8 eingestellten AGC-Sollpegel.
Gemäß einer zweiten alternativen oder zusätzlichen Modifizierung wird das Ausgangssignal des Detektors 13 direkt an den Verstärkungsteuerungseingang der Stufe 4 geliefert, so dass der ADC 14 und der DAC 17 weggelassen werden können. Bei dieser Anordnung steuert die Steuerung 8 nicht die Verstärkung der Stufe 4.
So ist es möglich, einen Tuner zu schaffen, der über eine "Vorabkenntnis" des Orts und des Leistungspegels von Störern verfügt, so dass er seine Pegelsteuerschaltung so abstimmen kann, dass diese eine Kompensation hinsichtlich des Einflusses der Störer ausführen kann. Unter Verwendung von "Software-gestützten Belegungserfassungstechniken" zum Aufbauen und/oder Aktualisieren einer Belegungstabelle für die am Tunereingang vorhandenen Kanäle ist es möglich, diese Daten, z. B. durch eine Kombination analoger und digitaler Techniken, so zu nutzen, dass die Fähigkeiten des Tuners verbessert werden, ein gutes Signal/Rauschsignal-Verhältnis beim Vorliegen analoger und/oder digitaler Störer aufrecht zu erhalten. Es können eine Überlastung und/oder Verzerrung vermieden oder verringert werden, so dass bei einer großen Vielfalt von Empfangsbedingungen ein akzeptierbarer Empfang möglich ist. Nachbarkanalinterferenz kann vermieden oder verringert werden.

Claims

Tuner zum Auswählen eines Empfangskanals aus einem Mehrkanal-Eingangssignal, mit einem Signalpfad (3–5, 9, 10), der so ausgebildet ist, dass er einen Kanal auswählt und diesen in ein zur Demodulation geeignetes Format wandelt, und der über mindestens eine Stufe (4, 10) mit steuerbarer, variabler Verstärkung verfügt, gekennzeichnet durch eine Steuerung (8) mit einem Empfangsmodus und einem Kanal-Belegungserfassungsmodus, wobei diese Steuerung (8) im Belegungserfassungsmodus eine Nachschlagetabelle (18) für die Kanalbelegung im Eingangssignal in einem Speicher ablegt und im Empfangsmodus auf die Nachschlagetabelle (18) zugreift, um eine Belegung mindestens eines zum ausgewählten Kanal benachbarten Kanals zu ermitteln, ein Verstärkungssteuerungssignal erstellt, dessen Wert von der Belegung des mindestens einen benachbarten Kanals abhängig ist, und dieses an die mindestens eine Stufe (4, 10) mit steuerbarer, variabler Verstärkung liefert, um deren Verstärkung zu steuern.
Tuner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er der Tuner die Tabelle (18) aus dem Eingangssignal erzeugt oder aktualisiert, wenn die Steuerung (8) im Belegungserfassungsmodus ist.
Tuner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) den Belegungserfassungsmodus bei jedem Einschalten des Tuners ausführt.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) den Belegungserfassungsmodus während eines Bereitschaftsmodus des Tuners ausführt.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) den Belegungserfassungsmodus periodisch ausführt, während der Tuner eingeschaltet ist.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Eintrag in der Tabelle (18) die Kanalnummer und eine Angabe dahingehend enthält, ob der Kanal durch ein Signal belegt ist.
Tuner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag in der Tabelle (18) für jeden belegten Kanal eine Angabe dahingehend enthält, ob das Signal analog oder digital ist.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag in der Tabelle (18) für jeden belegten Kanal eine Angabe zur Signalleistung enthält.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag in der Tabelle (18) für jeden belegten Kanal eine Angabe zum Signal/Rauschsignal-Verhältnis enthält.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Eintrag in der Tabelle (18) eine Angabe zu einem Frequenzversatz gegenüber der Kanal-Nennfrequenz enthält.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag in der Tabelle (18) für jeden belegten Kanal eine Angabe dahingehend enthält, ob der benachbarte höhere und/oder tiefere Kanal belegt ist.
Tuner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Eintrag in der Tabelle (18) für einen belegten Kanal zumindest einen Teil des Eintrags für einen belegten Nachbarkanal betreffend dieses belegten Nachbarkanals enthält.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalpfad (3–5, 9, 10) mindestens einen Frequenzwandler (5–7) zum Wandeln des ausgewählten Kanals in eine Zwischenfrequenz enthält.
Tuner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Stufe (4) der mindestens einen Stufe mit variabler Verstärkung vor dem ersten Frequenzwandler (5–7) geschaltet ist.
Tuner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) die Verstärkung der ersten Stufe (4) mit variabler Verstärkung verringert, wenn der mindestens eine Nachbarkanal belegt ist.
Tuner nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stufe mit variabler Verstärkung über eine zweite Zwischenfre quenz-Stufe (10) mit variabler Verstärkung verfügt, die Teil einer Anordnung zur automatischen Verstärkungssteuerung ist.
Tuner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) den Sollpegel für die Anordnung (10) zur automatischen Verstärkungssteuerung senkt, wenn der mindestens eine Nachbarkanal belegt ist.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) im Belegungserfassungsmodus den Tuner durch die Kanäle im Eingangssignal scannt und die Kanalbelegung auf Grundlage des empfangenen Signalpegels ermittelt.
Tuner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) im Belegungserfassungsmodus den Tuner durch die Kanäle im Eingangssignal scannt und die Kanalbelegung durch ein digitales Signal auf Grundlage des Vorliegens von Transmission Parameter Signalling-Daten ermittelt.