DE102007035524A1

DE102007035524A1 - Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk

Info

Publication number: DE102007035524A1
Application number: DE102007035524A
Authority: DE
Inventors: Stefan Keller; Hans Stoorvogel; Erik Venema
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: Entropic Communications LLC
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-01-29
Also published as: WO2009013015A2; US8373803B2; US20110187938A1; WO2009013015A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk, insbesondere analogen und digitalen Fernseh-Rundfunk, aufweisend eine Demodulatoranordnung mit einem Eingang zum Anlegen von digitalen oder digitalisierten Werten (d) sowohl analoger als auch digitaler Rundfunksignale von einem Tuner (1) und mit Komponenten und/oder einem Algorithmus zum Verarbeiten der Werte (d). Hervorzuheben ist dabei eine Ausgestaltung und/oder Steuerung zum Verarbeiten der Werte (d) für alle durchzuführenden Verarbeitungsschritte im Bereich der Zwischenfrequenz-Verarbeitung mit gemeinsamen Komponenten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk, insbesondere analogen und digitalen Fernseh-Rundfunk, mit den oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. auf ein Verfahren zum Empfangen analogen und digitalen Rundfunks, insbesondere Fernseh-Rundfunks.
Allgemein bekannt ist die Übertragung von Rundfunksignalen einschließlich auch Fernseh-Rundfunksignalen mittels analoger Trägersignale. In den letzten Jahren wird zusätzlich digitaler Rundfunk eingeführt, so dass in vielen Regionen für zumindest eine Übergangszeit an einem Empfangsort sowohl analoge als auch digitale Rundfunksignale empfangen werden können. Da die einzelnen Rundfunksender nach und nach umgestellt werden, ist es für einen Empfänger wichtig, beide Signalarten, digitale und analoge Signale, empfangen zu können, um auf alle verfügbaren Rundfunksender zugreifen zu können. Der Wechsel von den verschiedenen analogen Fernsehstandards und Rundfunkstandards zu den neuen digitalen Standards hat zu einem Übergangsszenario geführt, in dem hybride Multistandard-Empfänger mit Multistandard-Empfängerschaltungen erforderlich sind. Entsprechend wurden neue Signalverarbeitungs-Architekturen für den Empfang von sowohl analogen als auch digitalen Signalen aus verschiedenen Signalquellen wie terrestrischen, kabelgebundenen und satellitengestützten Signalquellen entwickelt.
Dabei gibt es zwei Kategorien von Multistandard-Empfängertypen. WO 2005/009033 A1 , CA 2310183 C , US 5,717,471 A , KR 10 2006 0014606 A , KR 10 2003 0077204 A , US 6,369,857 B1 und US 6,005,640 A beschreiben Empfänger, welche nur einen einzigen Tuner, SAW-Filter (SAW: Surface Acoustic Wave/Akustische Oberflächenwelle), einen IF-Verstärker (IF: Intermediate Frequency/Zwischenfrequenz) und einen A/D-Wandler (A/D: Analog/Digital) gemeinsam für die verschiedenen Empfängermodi aufweisen und verwenden. Jedoch sind nachfolgende Demodulationskerne und Komponenten dafür vollständig unabhängig voneinander implementiert, so dass für analoge und digitale Signale eigene Verarbeitungszweige nach dem Umsetzen in ein digitales Signal verwendet werden. Dies macht die Schaltungen sowohl hinsichtlich der Anzahl der Komponenten, der Verfahrensdauer als auch des Raumbedarfs auf einer Platine sehr aufwendig.
US 6,862,325 beschreibt einen Empfänger, der auf Prozessorkernen, gemeinsam verwendeten Speichern etc. basiert und vollständig programmierbar ist. Die gesamte Hardware-Architektur ist daher für alle Empfangsmodi gemeinsam verwendet.
Eine erweiterte Empfänger-Architektur für globalen terrestrischen Fernsehempfang für automotive und mobile Anwendungen ist bekannt aus "An advanced receiver architecture for global terrestrial TV reception for automotive & mobile applications", Hafemeister, T.; Weltersbach, W.; Consumer Electronics, 2006, ICCE apos; 06.2006, Digest of technical papers, International Conference an Volume, Issue, 7–11. Jan. 2006, Seiten 429–430.
Alle bekannten Dokumente beschreiben somit ineffiziente, aufwendige und teure Architekturen. Die Implementationstypen sind alle nicht optimal hinsichtlich des Leistungsverbrauchs und des Verbrauchs an Chipfläche bzw. Schaltungsplatinenfläche, wobei die Verarbeitung für verschiedene Anwendungsmodi ein großes Potenzial für Synergien bieten würde, welches jedoch in separaten oder vollprogrammierbaren Implementationen nicht verwendet wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk, insbesondere Fernseh-Rundfunk, bereitzustellen, welche insbesondere weniger Raum auf einer Chipfläche oder Leiterplatine beansprucht. Außerdem soll ein entsprechendes Verfahren zum Empfang analogen und digitalen Rundfunks bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk, insbesondere Fernseh-Rundfunk, mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Empfangen analogen und digitalen Rundfunks, insbesondere Fernseh-Rundfunks, mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Bevorzugt wird demgemäss eine Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk, insbesondere analogen und digitalen Fernseh-Rundfunk, aufweisend eine Demodulatoranordnung mit einem Eingang zum Anlegen von digitalen oder digitalisierten Werten sowohl analoger als auch digitaler Rundfunksignale von einem Tuner, mit Komponenten und/oder einem Algorithmus zum Verarbeiten der Werte und mit einer Ausgestaltung und/oder Steuerung zum Verarbeiten der Werte für alle durchzuführenden Verarbeitungsschritte im Bereich der Zwischenfrequenz-Verarbeitung mit gemeinsamen Komponenten.
Mit anderen Worten werden digitalisierte Werte verschiedener Rundfunk-Signalquellen insbesondere auch verschiedener Rundfunk-Standards gemeinsam verarbeitbar, soweit eine Verarbeitung im Bereich der Zwischenfrequenz erforderlich oder zweckmäßig ist. Letztendlich ist dadurch eine gemeinsame Datenverarbeitung dieser Daten bzw. Signale verschiedenartiger Abstammung über den Tuner, den SAW-Filter, einen IF-Verstärker und den AD-Wandler hinaus möglich auch im Bereich der Zwischenfrequenz-Verarbeitungsschritte.
Bevorzugt wird eine Analog/Digital-Kompensationseinrichtung, welche ausgestaltet ist zum Linearisieren der digitalen oder digitalisierten Werten. Dadurch können Störeffekte entfernt werden, welche durch die Digitalisierung im AD-Wandler entstanden sind. Dadurch sind vor allem entstörte Daten für eine weitere Verarbeitung zur Bestimmung eines Leistungs- bzw. AGC-Steuersignals für Leistungs- und Clippingkorrektur mit ausreichend geringer Störung bereitstellbar.
Bevorzugt wird eine Leistungs- und/oder Clipping-Messungseinrichtung zum Bereitstellen eines Leistungssignals an eine AGC-Einrichtung, die ausgebildet oder gesteuert ist zum Bereitstellen eines Verstärkungssignals. Im Tuner befindet sich dazu vorzugsweise ein Verstärker, dem das von der AGC-Einrichtung bereitgestellte Verstärkungssignal als Verstärkungsfaktor angelegt ist zum Verstärken eines empfangenen Signals.
Das von der AGC-Einrichtung bereitgestellte Verstärkungssignal ist bevorzugt als Verstärkungsfaktor angelegt an einen Zwischenfrequenz-Verstärker zum Verstärken eines nachfolgend an einen Analog/Digital-Wandler anzulegenden Signals.
Eine Demodulationseinrichtung dient zum Demodulieren der digitalen oder digitalisierten Werte oder daraus durch Weiterverarbeitung erzeugter Werte aufs Basisband abhängig von einem der Demodulationseinrichtung angelegten Frequenzoffset und ist mit einem Wahlschalter ausgestattet zum Auswählen des Frequenzoffsets aus verschiedenen Frequenzoffsets verschiedener der Demodulationseinrichtung nachgeschalteter dedizierter Rundfunksignalverarbeitungs-Prozessoren verschiedener Verarbeitungsstandards.
Eine Frequenzverschiebungseinrichtung dient zum Verschieben der zuvor aufs Basisband demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte abhängig von einem der Frequenzverschiebungseinrichtung angelegten Frequenzoffset und ist mit einem Wahlschalter ausgestattet zum Auswählen des Frequenzoffsets aus verschiedenen Frequenzoffsets verschiedener von der Frequenzverschiebungseinrichtung nachgeschalteten dedizierten Rundfunksignalverarbeitungs-Prozessoren verschiedener Verarbeitungsstandards.
Eine Abtastraten-Umwandlungseinrichtung dient zum Abtasten der zuvor aufs Basisband demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte abhängig von einem der Abtastraten-Umwandlungseinrichtung angelegten Zeitoffset und dient mit einem Wahlschalter zum Auswählen des angelegten Zeitoffsets aus verschiedenen angelegten Zeitoffsets verschiedener von der Abtastraten-Umwandlungseinrichtung nachgeschalteten dedizierten Rundfunksignalverarbeitungs-Prozessoren verschiedener Verarbeitungsstandards.
Bevorzugt wird eine Schaltung mit einer oder mehreren Filtereinrichtungen zum Filtern der zuvor aufs Basisband demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte zu einem kanalgefilterten digitalen komplexen Basisband, wobei die Filtereinrichtungen ausgelegt oder gesteuert sind für analoge Standards Koeffizienten entsprechend einer Hilbert-Filterimplementierung zu verwenden und/oder für digitale Standards eine Nyquist-Filter-Implementierung zu verwenden.
Unter komplex sind dabei komplexwertige Größen zu verstehen, d. h. eine Quadratur- bzw. Realkomponente und eine Imaginärkomponente des Signals bzw. der Werte. Die Nyquist- und/oder Hilbert-Filter sind vorzugsweise flexibel programmierbar, um verschiedene Modi, Bandbreiten, Roll-off-Faktoren etc. unterstützen zu können.
Die Analog/Digital-Kompensationseinrichtung, die Leistungs- und/oder Clipping-Messungseinrichtung, die Demodulationseinrichtung mit dem Wahlschalter zum Auswählen des Frequenzoffsets, die Frequenzverschiebungseinrichtung mit dem Wahlschalter zum Auswählen des Frequenzoffsets, die Abtastraten-Umwandlungseinrichtung mit dem Wahlschalter zum Auswählen des angelegten Zeitoffsets und/oder die eine oder mehreren Filtereinrichtungen zum Filtern der zuvor aufs Basisband demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte zu einem kanalgefilterten digitalen komplexen Basisband sind bevorzugt gemeinsam auf einem Halbleiter oder in einem Halbleitergehäuse integriert.
Bevorzugt wird eine Schaltung mit einer Automatischen-Verstärkungs-Steuereinrichtung, welcher zum Bereitstellen eines Verstärkungssignals sowohl ein Leistungssignal einer Leistungs- und Clipping-Messungseinrichtung als auch ein nach dem Tuner und vor einem SAW-Filter abgegriffenes Signal angelegt ist.
Bevorzugt wird auch eine Schaltung mit einem Zwischenfrequenz-Verstärker, der einem Analog/Digital-Wandler vorgeschaltet ist und dem als Verstärkungsfaktor ein Verstärkungssignal der Automatischen-Verstärkungs-Steuereinrichtung angelegt ist. Soweit Verstärkungsfaktoren angegeben sind, ist natürlich ersichtlich, dass diese je nach dem momentanen Wert des Verstärkungsfaktors an dem zu verstärkenden Signal oder Wert keine Veränderung, eine tatsächliche Verstärkung oder eine Abschwächung bewirken.
Bevorzugt wird eine Schaltung mit einem dedizierten Analog-TV-Prozessor zum Endverarbeiten von durch vorgeschaltete Schaltungskomponenten und/oder Verarbeitungsschritte bereitgestellten digitalen oder digitalisierten Werte eines kanalgefilterten digitalen komplexen Basisbands, wobei der Analog-TV-Prozessor nach dem Standard NTSC angesteuert und/oder geschaltet ist.
Ein dedizierter Analog-TV-Prozessor dient zum Endverarbeiten von durch vorgeschaltete Schaltungskomponenten und/oder Verarbeitungsschritte bereitgestellten digitalen oder digitalisierten Werte eines kanalgefilterten digitalen komplexen Basisbands, wobei der Analog-TV-Prozessor nach dem Standard SECAM und/oder PAL angesteuert und/oder geschaltet ist.
Bevorzugt wird eigenständig ein Verfahren zum Empfangen analogen und digitalen Rundfunks, insbesondere Fernseh-Rundfunks, bei dem digitale oder digitalisierte Werte sowohl analoger als auch digitaler Rundfunksignale von einem Tuner bereitgestellt und verarbeitet werden, wobei ein gemeinsames Verarbeiten der Werte für alle durchzuführenden Verarbeitungsschritte im Bereich der Zwischenfrequenz-Verarbeitung erfolgt.
Eine Datenverarbeitung von Daten und/oder Signalen verschiedenartiger Standards mit gemeinsam verwendeten Verfahrensschritten erfolgt für eine Analog/Digital-Kompensation, für eine Leistungs- und/oder Clipping-Messung, für eine Demodulation auf das komplexe Basisband mit Auswahl eines Frequenzoffsets verschiedener nachgeschalteter dedizierter Prozessoren, für eine Frequenzverschiebung mit einer Auswahl eines Frequenzoffsets, für eine Abtastraten-Umwandlung mit Auswahl eines angelegten Zeitoffsets und/oder für Filterung der zuvor aufs Basisband demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte zu einem kanalgefilterten digitalen komplexen Basisband.
Bereitgestellt wird durch die Multistandard-Empfängerschaltung bzw. eine Empfängervorrichtung mit einer solchen Schaltung eine effizientere und kosteneffektive Architektur. Leistungsverbrauch und erforderliche Chipfläche können reduziert werden, wobei alle zweckmäßigen Synergien ausnutzbar sind. Der gemeinsame Signalverarbeitungspfad wurde über die bisherigen Komponenten auf die gesamte Zwischenfrequenzverarbeitung ausgedehnt. Mit anderen Worten, werden nicht mehr nur noch der Tuner, der SAW-Filter, der IF-Verstärker und der A/D-Wandler gemeinsam verwendet, sondern auch im Rahmen eines Multistandard-Demodulators weitere Komponenten wie eine A/D-Kompensation, eine Demodulation, eine Abtastratenumwandlung und eine Filterung, insbesondere Nyquist- und/oder Hilbert-Filterung.
Bereitgestellt wird insbesondere eine gemeinsame digitale Demodulationsschaltung, welche ein Heruntermischen von der 2-ten Zwischenfrequenz oder einer niedrigen Zwischenfrequenz (low-IF) in das komplexe Basisband durchführt, eine Abtastratenwandlung durchführt, das heißt eine Wandlung von einem freilaufenden Analog-Digital-Umwandlungs-Abtasttakt für eine Sub-Abtastung auf die Symbolrate eines digitalen Standards durchführt, und eine Kanalfilterung zum Reduzieren oder Auslöschen benachbarter Kanalinterferenz durchführt. Vorzugsweise stellt eine solche Demodulationsschaltung an ihrem Ausgang bzw. ihren Ausgangsanschlüssen ein komplexes Basisbandsignal für eine weitere standardgemäße spezifische Verarbeitung zur Verfügung.
Hervorzuheben ist, dass ein derartiger hybrider Demodulatoransatz für analoge und zusätzlich digitale Standards hohe Anforderungen an die analoge Eingangssignalverarbeitung, insbesondere an die Linearität des Signals bzw. der Datenfolge vom A/D-Wandler stellt. Eine gemeinsame Verarbeitung für sowohl analoge als auch digitale Anwendungen ist dabei nur möglich, wenn das Signal bzw. die Daten einen störungsfreien Dynamikbereich, welcher üblicherweise als SFDR (Spurios-Free Dynamic Range) bezeichnet wird, erreicht, so dass der wenn der störungsfreie Dynamikbereich des Signals ausreichend groß ist. Um dies zu erzielen, ist eine Anwendung einer A/D-Kompensation der A/D-Wandler-Nichtlinearitäten vorteilhaft. Bevorzugt wird, wenn alle Verarbeitungsstufen, die in der Demodulationseinrichtung, in der Abtastraten-Umwandlungseinrichtung und in den Kanalfilterbänken in einer flexiblen Art und Weise implementiert werden, ausgestaltet oder programmiert sind, um verschiedene Zwischen frequenzen, Symbolraten, Kanal-Bandbreiten etc. zu unterstützen.
Vorteilhaft ermöglicht wird somit eine signifikante Reduzierung der Komplexität. Die selbe Hardwareplattform kann für alle Zwischenfrequenz-Demodulationsschritte und die Kanalfilterung verwendet werden. Die selbe Hardwareinfrastruktur und/oder der selbe Software-Algorithmus bzw. Verfahrensablauf kann optional auch für die AGC verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 Komponenten eines Multistandard-Empfängers für analogen und digitalen Rundfunk, welche auf einer übergeordneten Schaltungsplatine einsetzbar sind zur Verarbeitung empfangener analoger und digitaler Rundfunksignale, und
2 einen in 1 eingesetzten Multistandard-Demodulator, welcher als Unterkomponente in der Schaltung gemäß 1 eingesetzt ist.
1 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform einer Empfängerschaltung. Über einen Eingang, beispielsweise eine Antenne A, wird ein Hochfrequenz-Signal empfangen. Zusätzlich oder alternativ können auch derartige empfangene Signale s über Kabel oder terrestrische Rundfunksender, insbesondere Fernseh-Rundfunksender, über den Eingang empfangbar sein. Die empfangenen Signale s werden vom Eingang zu einem Tuner 1, HT geführt. Der Tuner 1 dient dazu, das vom Eingang zugeführte Signal auf die Zwischenfrequenz herunterzukonvertieren.
In einer ersten Stufe des Tuners 1 wird mittels eines Verstärkers 2 ein Verstärkungsfaktor des Tuners 1, welcher auf das empfangene Signal s angewendet wird, mittels eines Verstär kungssignals p1 als einem Hochfrequenz-AGC-Steuersignal eingestellt, welches durch einen AGC-Algorithmus (AGC: Automatic Game Control/Automatische Verstärkungsteuerung) oder durch eine AGC-Einrichtung AGC, 11 bereitgestellt wird. Vorzugsweise kann der Verstärkungsfaktor für alle Signalstandards, welche mit der Multistandard-Empfängerschaltung verarbeitet werden, gemeinsam verwendet werden. Der Tuner 1, welcher im Wesentlichen in für sich bekannter Art und Weise aufgebaut ist, weist optional zur Steuerung einen Anschluss an einen Steuerbus I2C gemäß dem I2C-Standard oder anderen Standards auf. Das vom Verstärker 2 ausgegebene Verstärkungssignal p1 wird einer Anordnung aus einem Bandpassfilter 3, dahinter einem Mischer 5 und hinter dessen Ausgang einem weiteren Bandpassfilter 6 zugeführt, wobei an dem Mischer 5 ein Ausgangssignal einer Phasenregelschleife 4, PLL angelegt ist.
Ein Ausgangssignal des Tuners 1, welches aus dem weiteren Bandpassfilter 6 ausgegeben wird, wird sowohl einem SAW-Filter 7 mit einem integrierten Filter 8 als auch der AGC-Einrichtung 11 angelegt. Das Ausgangssignal des Tuners 1 wird somit unter Verwendung eines dedizierten Detektors gemessen, welcher eine entsprechende Information an die AGC-Einrichtung 11 bezüglich der Signalleistung vor dem SAW-Filter liefert. Außerdem wird das Ausgangssignal des Tuners 1 mittels des SAW-Filters 7 gefiltert, welcher das Signal auf die verwendete Bandbreite limitiert und so den Gesamtanteil an Rauschen und Interferenz wie auch die Leistung benachbarter Kanäle reduziert. Für eine Umsetzung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist nur ein einzelner SAW-Filter 7 erforderlich. Idealerweise ist dabei die Bandbreite des SAW-Filters schaltbar, z. B. zwischen 7 und 8 MHz.
Dem SAW-Filter 7 nachgeschaltet ist ein Zwischenfrequenzblock 9. In dem Zwischenfrequenzblock 9 ist die AGC-Einrichtung 11 angeordnet. Die AGC-Einrichtung 11 bekommt das vor dem SAW- Filter 7 abgegriffene Signal angelegt, erzeugt das Verstärkungssignal p1 und gibt das Hochfrequenz-AGC-Steuersignal an den Verstärker 2 aus.
Das hinter dem SRW-Filter 7 ausgegebene Signal wird einem ebenfalls im Zwischenfrequenzblock 9 befindlichen Zwischenfrequenz-Verstärker 10 angelegt. Das gefilterte Zwischenfrequenzsignal wird durch den Zwischenfrequenz-Verstärker 10, welcher als fester oder programmierbarer Zwischenfrequenz-Verstärker ausgebildet ist, verstärkt und dann einem A/D-Wandler 12 (AD: Analogzu-Digital) angelegt. Der A/D-Wandler 12 erzeugt eine Sequenz aus digitalen bzw. digitalisierten Werten d mit einer Abtastfrequenz unter Verwendung einer Unter- bzw. Sub-Abttastung ausgenommen für niederfrequente Zwischenfrequenz-Signale. Als der A/D-Wandler 12 kann beispielsweise ein typischer 10-Bit-Wandler eingesetzt werden. Die Abtastfrequenz ist bevorzugt freilaufend und muss nicht von dem verwendeten Standard, insbesondere von dem Kriterium eines analogen oder digitalen Standards, abhängen. Auch muss die Abtastfrequenz nicht abhängig von der Zwischenfrequenz und/oder einer Signalbandbreite gewählt werden.
Außer für den Fall, dass eine niedrige Zwischenfrequenz verwendet wird, führt das Sub-Abtastverhalten des A/D-Wandlers 12 zu einem Heruntermischen auf eine 2-te Zwischenfrequenz. Falls niedrige Zwischenfrequenzen verwendet werden, wobei eine niedrige Zwischenfrequenz zuzüglich der Hälfte der Signalbandbreite geringer ist als die Hälfte der Abtastrate, entfällt das Sub-Abtasten.
Die Sequenz der durch den A/D-Wandler 12 digitalisierten Daten bzw. Werte d wird nachfolgend einem Verarbeitungsblock für digitalisierte Daten 13 zugeführt und in diesem einem Multistandard-Demodulator 14 angelegt, welcher als eine Demodulationsstufe für alle verwendeten Standards gemeinsam verwendet wird. Nach Durchführung verschiedener Verarbeitungsschritte wird in dem Multistandard-Demodulator 14 aus den digitalisierten Werten d zumindest ein Ausgangssignal in Form eines komplexen Basisbandes I*, Q* für einzelne dedizierte Verarbeitungseinheiten bereitgestellt.
Die einzelnen dedizierten Verarbeitungseinheiten sind beispielsweise ein Analog-TV-Prozessor 15 (TV: Television/Fernsehen), welcher ein analoges Bild- bzw. Videosignal av ausgibt. Der Analog-TV-Prozessor kann wahlweise eine Signalverarbeitung gemäß einem oder mehrerer der Standards NTSC, SECAM oder PAL durchführen.
Als weitere beispielhafte dedizierte Verarbeitungseinheit ist ein Audio-Decoder 16 dargestellt, welcher ein digitales Audiosignal da bereitstellt, beispielsweise zur Übertragung gemäß I²S (Inter-IC Sound), einem Bus für eine Übertragung von Audio-Daten zwischen integrierten Schaltungen. Parallel dazu kann auch direkt ein unverarbeitetes Ausgangssignal mit nur dem komplexen Basisband I*, Q* ausgegeben werden. Ausgegeben wird dabei vorzugsweise ein analoges Audiosignal aa als Ton-Zwischenfrequenz gemäß SIF (Sound IF).
Als weitere dedizierte Verarbeitungseinheit ist in 1 beispielsweise ein digitaler TV-Prozessor 17 dargestellt, welcher eine Signalverarbeitung gemäß dem DVB-C-Standard OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) durchführt. Als noch weitere dedizierte Verarbeitungseinheit ist beispielhaft auch ein digitaler TV-Prozessor 18 dargestellt, welcher eine Signalverarbeitung gemäß dem DVB-C-Standard (ETS 300744) durchführt. Einsetzbar ist zur Nachrichtenübermittlung insbesondere OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) und QAM (Quadratur-Amplituden-Modulation). Ausgangssignale der beiden digitalen TV-Prozessoren 17, 18 werden vorzugsweise einem Kanaldecoder 19 angelegt, welcher ein digitales kombiniertes Analog /Videosignal dA/V als Daten gemäß TS (MPEG Transport Stream) ausgibt.
Gesteuert wird der Zwischenfrequenzblock 9 vorzugsweise mittels einer Steuereinrichtung 20. Die Steuereinrichtung 20 kann mit weiteren nebengeordneten, übergeordneten oder untergeordneten Komponenten eines Empfängers über verschiedene Schaltungen, Busse und/oder Leitungen, z. B. für sich bekannt über I²C (Inter Integrated Circuit) und GPIO (General Purpose Input/Output) kommunizieren und übernimmt vorzugsweise die Steuerung sämtlicher Komponenten und Funktionen der Empfängerschaltung.
Für die digitalen Standards werden somit die Kanal-Decodierungsaufgaben mittels insbesondere eines inneren/äußeren Deinterleavers (Rück-Verschachtler), eines Faltungsdekoders oder eines Reed-Solomon-Decoders, durch eine gemeinsame Kanaldecodereinheit erneut verarbeitet.
2 zeigt beispielhaft Komponenten eines solchen Multistandard-Demodulators 14. Die digitalisierten Werte d des A/D-Wandlers 12 werden zuerst einer A/D-Kompensationseinrichtung 21 angelegt, welche als optionale Komponente eingesetzt wird, um eine ausreichende Linearität des Signals bzw. der digitalisierten Werte d des A/D-Wandlers 12 gemäß üblichen Vorgaben für einen störungsfreien Dynamikbereich zu erzielen.
Danach werden das von der A/D-Kompensationseinrichtung 21 ausgegebene Signal bzw. die ausgegebenen Werte hinsichtlich ihrer mittleren Leistung und dem Auftreten von Clipping-Ereignissen analysiert. Dies wird durch eine Leistungs- und Clipping-Messungseinrichtung 27 durchgeführt, welche ein Leistungssignal p an die AGC-Einrichtung 11 zur dortigen gemeinsamen Verarbeitung mit dem vor dem SAW-Filter 7 abgezweigten Signal durchführt. Außerdem gibt die AGC-Einrichtung 11 ein entsprechendes Steuersignal bzw. optional das Verstärkungssignal an den Zwi schenfrequenz-Verstärker 10 aus. Die Bereitstellung des Verstärkungssignals p durch die Leistungs- und Clipping-Messungseinrichtung 27 kann, wie auch die weiteren vorstehend und nachstehend beschriebenen Verarbeitungsschritte, vorzugsweise wahlweise durch Hardware und/oder durch Software implementiert werden.
In einem weiteren Schritt, welcher der A/D-Kompensationseinrichtung 21 folgt und dem die digitalisierten Werte d der A/D-Kompensationseinrichtung 21 angelegt werden, werden das Signal bzw. die Werte d in einer Demodulationseinrichtung 22 auf das komplexe Basisband herunterkonvertiert. Dazu ist die Demodulationseinrichtung 22 als ein digitaler Abwärtskonvertierer ausgebildet. Der verwendete Demodulator in Form der Demodulationseinrichtung 22 weist eine vorzugsweise programmierbare Zwischenfrequenz auf und einen Eingang für den momentanen Frequenz-Offset fo, welcher von den dedizierten Demodulatoren der Verarbeitungseinheiten für die Substandards geliefert wird. Für den momentan ausgewählten Standard wird entsprechend der geeignete richtige Eingangswert des geeigneten Frequenz-Offsets fo mittels eines Wahlschalters 31 ausgewählt. Wie 1 entnehmbar ist, führen entsprechende Leitungen zum Anlegen eines Frequenz-Offsets und/oder eines Zeit-Offsets von beispielsweise dem Analog-TV-Prozessor 15 und von den beiden digitalen TV-Prozessoren 17, 18 zurück in den Multistandard-Demodulator, in welchem sie an dem Wahlschalter 31 für den Frequenz-Offset bzw. an einem Wahlschalter 30 für einen Zeit-Offset anliegen.
Die Demodulationseinrichtung 22 stellt ein komplexes Basisband I, Q für eine Abtastraten-Umwandlungseinrichtung 23 bereit. Die vorzugsweise programmierbar ausgestaltete Abtastraten-Umwandlungseinrichtung 23 führt dann eine Dezimation von der Abtastrate des A/D-Wandlers 12 herunter zu einer niedrigeren Verarbeitungsrate durch. Schaltbar ist dies durch das Anlegen beispielsweise eines Signals zum Signalisieren einer niedrigen Verarbeitungsrate lpr. Im Fall analoger TV-Signale kann entweder ein freilaufender Takt, beispielsweise 20, 25 MHz, oder ein zeilenverkoppelter Takt, der auf eine Videoleitungsfrequenz gekoppelt ist, verwendet werden. Im Fall digitaler Standards wird die Abtastrate auf die Symbolrate oder ein Vielfaches der Symbolrate dezimiert. Der Dezimationsfaktor kann wieder programmiert werden, wobei zusätzlich eine Information über den Zeit-Offset t von dem Basisband-Demodulator durch den weiteren Auswahlschalter 30 für den Zeit-Offset bereitgestellt und verwendet wird.
Für analoge TV-Signale wird das komplexe Basisband nach der Abtastraten-Umwandlung durch die Abtastraten-Umwandlungseinrichtung 23 mittels einer Frequenzverschiebungseinrichtung 24 hinsichtlich der Frequenz weiter verschoben. Für digitale Fernseh- bzw. Rundfunksignale wird hingegen der Frequenz-Offset fo vom Auswahlschalter 31 für den Frequenz-Offset angelegt. Außerdem kommuniziert die Frequenzverschiebungseinrichtung 24 zum Austausch von Steuer- und Verarbeitungssignalen, beispielsweise auch Kabelfernsehsignalen catv, mit der übergeordneten Steuereinrichtung 20 (1) zur Verarbeitung in ansonsten für sich bekannter Art und Weise. Wieder ist dabei die Frequenzverschiebung programmierbar und ein zusätzlicher Frequenz-Offset kann in Form des vom Auswahlschalter 31 bereitgestellten Frequenz-Offsets fo von außen angelegt und angewendet werden. Im aktiven Modus der Frequenzverschiebungseinrichtung 24 kann der Frequenz-Offset fo daher entweder in dem ersten oder in diesem zweiten Demodulationsschritt korrigiert werden.
Letztendlich wird auf die von der Abtastraten-Umwandlungseinrichtung 23 ausgegebenen Daten eines digitalen Rundfunk- oder Fernsehsignals bzw. auf die von der Frequenzverschiebungseinrichtung 24 verarbeiteten Daten eine Kanalfilte rung durchgeführt, wozu beispielsweise ein erster Nyquist- und/oder Hilbert-Filter 25 auf die erste Signalkomponente I des komplexen Basisbandes I, Q und ein zweiter Nyquist- und/oder Hilbert-Filter 26 auf die zweite Signalkomponente Q angewendet wird. Die beiden Nyquist- und/oder Hilbert-Filter 25, 26 geben entsprechend ein kanalgefiltertes digitales komplexes Basisband I*, Q* mit entsprechend verarbeiteten digitalen Daten aus. Dabei werden für analoge Standards Koeffizienten entsprechend einer Hilbert-Filterimplementierung verwendet. Für digitale Standards wird die Filterstruktur zur Implementierung eines Nyquist-Filters verwendet. Entsprechend sind die Nyquist- und/oder Hilbert-Filter 25, 26 flexibel programmierbar, um verschiedene Modi, Bandbreiten, Roll-off-Faktoren etc. unterstützen zu können.
Das gefilterte Ausgangssignal als das komplexe Basisband I*, Q* wird dann zu den weiteren dedizierten Demodulatoren der dedizierten Verarbeitungseinrichtungen 15–18 weitergeleitet.
Eine solche Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk ist gemäß erster Versuche geeignet für zumindest die Verarbeitung von empfangenen Signalen gemäß dem Standard DVB-T (ETS 300744, Nordig unified & DTG performance requirements), gemäß dem digitalen Kabelstandard (ITU-T J.83, DVB-C) und freien analogen Standards PAL, SECAM und NTSC einschließlich auch Radio-Rundfunkstandards.
Alternative Ausgestaltungen können beispielsweise zusätzliche oder weniger dedizierte Verarbeitungseinrichtungen aufweisen. So kann beispielsweise der analoge TV-Prozessor 15 ganz entfallen. Auch eine Umsetzung mit weiteren oder anderen als den beispielhaften dedizierte Verarbeitungseinrichtungen für die genannten Standards sind einsetzbar.
Auch sind Modifikationen hinsichtlich der Abfolge der genannten Komponenten und/oder algorithmischer Umsetzungen davon möglich. Insbesondere sind verschiedenartige AGC-Konfigurationen umsetzbar.
Auch muss die Abtastfrequenz nicht fest vorgegeben sein, sondern kann z. B. zur Optimierung der Leistung hinsichtlich benachbarter Kanäle abhängig von der jeweiligen Zwischenfrequenz und/oder kann abhängig von dem zu demodulierenden Standard variabel einstellbar sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2005/009033 A1 [0003]
- CA 2310183 C [0003]
- US 5717471 A [0003]
- KR 1020060014606 A [0003]
- KR 1020030077204 A [0003]
- US 6369857 B1 [0003]
- US 6005640 A [0003]
- US 6862325 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- "An advanced receiver architecture for global terrestrial TV reception for automotive & mobile applications", Hafemeister, T.; Weltersbach, W.; Consumer Electronics, 2006, ICCE apos; 06.2006, Digest of technical papers, International Conference an Volume, Issue, 7–11. Jan. 2006, Seiten 429–430 [0005]

Claims

Multistandard-Empfängerschaltung für analogen und digitalen Rundfunk, insbesondere analogen und digitalen Fernseh-Rundfunk, aufweisend eine Demodulatoranordnung mit – einem Eingang zum Anlegen von digitalen oder digitalisierten Werten (d) sowohl analoger als auch digitaler Rundfunksignale von einem Tuner (1) und – Komponenten und/oder einem Algorithmus zum Verarbeiten der Werte (d), gekennzeichnet durch – eine Ausgestaltung und/oder Steuerung zum Verarbeiten der Werte (d) für alle durchzuführenden Verarbeitungsschritte im Bereich der Zwischenfrequenz-Verarbeitung mit gemeinsamen Komponenten.
Schaltung nach Anspruch 1, mit einer Analog/Digital-Kompensationseinrichtung (21), welche ausgestaltet ist zum Linearisieren der digitalen oder digitalisierten Werten (d).
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Leistungs- und/oder Clipping-Messungseinrichtung (27) zum Bereitstellen eines Leistungssignals (p) an eine AGC-Einrichtung (11), die ausgebildet oder gesteuert ist zum Bereitstellen eines Verstärkungssignals (p1).
Schaltung nach Anspruch 3 mit einem Verstärker (2) im Tuner (1), dem das von der AGC-Einrichtung (11) bereitgestellte Verstärkungssignal (p1) als Verstärkungsfaktor angelegt ist zum Verstärken eines empfangenen Signals (s).
Schaltung nach Anspruch 3 oder 4 mit einem Verstärker (2) im Tuner (1), dem das von der AGC-Einrichtung (11) bereitgestellte Verstärkungssignal (p1) als Verstärkungsfaktor angelegt ist an einen Zwischenfrequenz-Verstärker (10) zum Verstärken eines nachfolgend an einen Analog/Digital-Wandler (12) anzulegenden Signals.
Schaltung nach einem vorstehenden Anspruch mit – einer Demodulationseinrichtung (22) zum Demodulieren der digitalen oder digitalisierten Werte (d) oder daraus durch Weiterverarbeitung erzeugter Werte aufs Basisband (I, Q) abhängig von einem der Demodulationseinrichtung (22) angelegten Frequenzoffset (fo) und – mit einem Wahlschalter (31) zum Auswählen des Frequenzoffsets (fo) aus verschiedenen Frequenzoffsets (fo) verschiedener der Demodulationseinrichtung (22) nachgeschalteter dedizierter Rundfunksignalverarbeitungs-Prozessoren (15, 16, 17, 18) verschiedener Verarbeitungsstandards.
Schaltung nach einem vorstehenden Anspruch mit – einer Frequenzverschiebungseinrichtung (24) zum Verschieben der zuvor aufs Basisband (I, Q) demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte abhängig von einem der Frequenzverschiebungseinrichtung (24) angelegten Frequenzoffset (fo) und – mit einem Wahlschalter (31) zum Auswählen des Frequenzoffsets (fo) aus verschiedenen Frequenzoffsets (fo) verschiedener von der Frequenzverschiebungseinrichtung (24) nachgeschalteten dedizierten Rundfunksignalverarbeitungs-Prozessoren (15, 16, 17, 18) verschiedener Verarbeitungsstandards.
Schaltung nach einem vorstehenden Anspruch mit – einer Abtastraten-Umwandlungseinrichtung (23) zum Abtasten der zuvor aufs Basisband (I, Q) demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte abhängig von einem der Abtastraten-Umwandlungseinrichtung (23) angelegten Zeitoffset (t) und – mit einem Wahlschalter (30) zum Auswählen des angelegten Zeitoffsets (t) aus verschiedenen angelegten Zeitoffsets (t) ver schiedener von der Abtastraten-Umwandlungseinrichtung (23) nachgeschalteten dedizierten Rundfunksignalverarbeitungs-Prozessoren (15, 16, 17, 18) verschiedener Verarbeitungsstandards.
Schaltung nach einem vorstehenden Anspruch mit einer oder mehreren Filtereinrichtungen (25, 26) zum Filtern der zuvor aufs Basisband (I, Q) demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte zu einem kanalgefilterten digitalen komplexen Basisband (I*, Q*), wobei die Filtereinrichtungen (25, 26) ausgelegt oder gesteuert sind für analoge Standards Koeffizienten entsprechend einer Hilbert-Filterimplementierung zu verwenden und/oder für digitale Standards eine Nyquist-Filter-Implementierung zu verwenden.
Schaltung nach Anspruch 2, 3, 6, 7, 8 und/oder 9, bei welcher die Analog/Digital-Kompensationseinrichtung (21), die Leistungs- und/oder Clipping-Messungseinrichtung (27), die Demodulationseinrichtung (22) mit dem Wahlschalter (31) zum Auswählen des Frequenzoffsets (fo), die Frequenzverschiebungseinrichtung (24) mit dem Wahlschalter (31) zum Auswählen des Frequenzoffsets (fo), die Abtastraten-Umwandlungseinrichtung (23) mit dem Wahlschalter (30) zum Auswählen des angelegten Zeitoffsets (t) und/oder die eine oder mehreren Filtereinrichtungen (25, 26) zum Filtern der zuvor aufs Basisband (I, Q) demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte zu einem kanalgefilterten digitalen komplexen Basisband (I*, Q*) gemeinsam auf einem Halbleiter oder in einem Halbleitergehäuse integriert sind.
Schaltung nach einem vorstehenden Anspruch mit einer Automatischen-Verstärkungs-Steuereinrichtung (AGC, 11), welcher zum Bereitstellen eines Verstärkungssignals (p1) sowohl ein Leistungssignal (p) einer Leistungs- und Clipping- Messungseinrichtung (27) als auch ein nach dem Tuner (1) und vor einem SAW-Filter (7) abgegriffenes Signal angelegt ist.
Schaltung nach Anspruch 11 mit einem Zwischenfrequenz-Verstärker (10), der einem Analog/Digital-Wandler vorgeschaltet ist und dem als Verstärkungsfaktor ein Verstärkungssignal der Automatischen-Verstärkungs-Steuereinrichtung (AGC, 11) angelegt ist.
Schaltung nach einem vorstehenden Anspruch mit einem dedizierten Analog-TV-Prozessor (15) zum Endverarbeiten von durch vorgeschaltete Schaltungskomponenten und/oder Verarbeitungsschritte bereitgestellten digitalen oder digitalisierten Werte eines kanalgefilterten digitalen komplexen Basisbands (I*, Q*), wobei der Analog-TV-Prozessor (15) nach dem Standard NTSC angesteuert und/oder geschaltet ist.
Schaltung nach einem vorstehenden Anspruch mit einem dedizierten Analog-TV-Prozessor (15) zum Endverarbeiten von durch vorgeschaltete Schaltungskomponenten und/oder Verarbeitungsschritte bereitgestellten digitalen oder digitalisierten Werte eines kanalgefilterten digitalen komplexen Basisbands (I*, Q*), wobei der Analog-TV-Prozessor (15) nach dem Standard SECAM und/oder PAL angesteuert und/oder geschaltet ist.
Verfahren zum Empfangen analogen und digitalen Rundfunks, insbesondere Fernseh-Rundfunks, bei dem digitale oder digitalisierte Werte (d) sowohl analoger als auch digitaler Rundfunksignale von einem Tuner (1) bereitgestellt und verarbeitet werden, gekennzeichnet durch – ein gemeinsames Verarbeiten der Werte (d) für alle durchzuführenden Verarbeitungsschritte im Bereich der Zwischenfrequenz-Verarbeitung.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem eine Datenverarbeitung von Daten und/oder Signalen verschiedenartiger Standards mit gemeinsam verwendeten Verfahrensschritten erfolgt für eine Analog/Digital-Kompensation, für eine Leistungs- und/oder Clipping-Messung, für eine Demodulation auf das komplexe Basisband (I, Q) mit Auswahl eines Frequenzoffsets (fo) verschiedener nachgeschalteter dedizierter Prozessoren (15–18), für eine Frequenzverschiebung mit einer Auswahl eines Frequenzoffsets (fo), für eine Abtastraten-Umwandlung mit Auswahl eines angelegten Zeitoffsets (t) und/oder für Filterung der zuvor aufs Basisband (I, Q) demodulierten digitalen oder digitalisierten Werte zu einem kanalgefilterten digitalen komplexen Basisband (I*, Q*).