DE102008037946A1

DE102008037946A1 - System und Verfahren zur Taktdriftkompensierung

Info

Publication number: DE102008037946A1
Application number: DE102008037946A
Authority: DE
Inventors: Mikael Hjelm; Johnny Holmberg
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2007-08-15
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2009-02-19
Also published as: US20090046822A1; US7970086B2

Abstract

Ausführungsbeispiele zum Kompensieren einer Taktdrift in einem System werden beschrieben und dargestellt, wobei bei Ausführungsbeispielen in Abhängigkeit von einer Abweichung eine Anzahl von Füllabtastwerten Verzögerungselemente (213, 218) einem Signalpfad hinzugefügt oder aus diesem entfernt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zur Taktdriftkompensierung in einem System und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Korrigieren von Signalabtastwerten, welche als Ergebnis einer Taktdrift früher oder später als erwartet ankommen.
Elektronische Systeme wie beispielsweise Kommunikationssysteme können eine Vielzahl von Taktsignalen bzw. Taktgebern aufweisen, welche beispielsweise benutzt werden, Signale zum Prozessieren während einer Signalübertragung oder eines Signalempfangs abzutasten. Oft sind die Taktsignale nicht synchronisiert, was zu Abtastfehlern wie beispielsweise zu vielen oder zu wenig Abtastwerten in dem empfangenen Signal führen kann. Beispielsweise können in einer Schnittstelle zu einer ISDN-Leitung, welche ein externes Taktsignal aufweist, oder bei einer PCM-Schnittstelle zu einem Telefonsystem, welche Abtastwerte mit ihrer eigenen Abtastrate extrahiert, verschiedene Taktdomänen zusammenwirken, und diese Taktdomänen sind nicht notwendigerweise synchronisiert.
Um derartige Abtastfehler zu korrigieren, kann ein neuer Abtastwert in das Signal eingefügt werden, um einen Abtastwert, welcher zu spät ankommt, zu kompensieren, oder ein Abtastwert kann aus dem Signal gelöscht werden, um einen Abtastwert zu kompensieren, welcher zu früh ankommt. Beispielsweise können Abtastwerte in einen FIFO-Puffer (First-In-First-Out) eingegeben werden. Wenn der FIFO-Puffer fast voll ist, kann beispielsweise ein Abtastwert entfernt werden. Wenn der FIFO-Puffer fast leer ist, kann ein Abtastwert eingefügt werden. Ein Nachteil dieser Korrekturen ist es, dass hörbare Verzerrungen oder Geräusche durch Hinzufügen oder Entfernen der Abtastwerte zu oder aus einem Sprachsignal erzeugt werden können.
Diese und andere Probleme werden allgemein durch bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gelöst oder umgangen, wobei ein System zum Verarbeiten eines Signals ein überabgetastetes Signal überwacht, um fehlende Füllabtastwerte zu detektieren, und technische Vorteile werden allgemein erreicht. Wenn fehlende Füllabtastwerte detektiert werden, wird einem Signalpfad eine Vielzahl von Verzögerungselementen hinzugefügt. Die Vielzahl von Verzögerungselementen wird dann individuell ein Verzögerungselement nach dem anderen aus dem Signalpfad in gleichmäßigen Zeitabständen entfernt, bis alle Verzögerungselemente aus dem Signalpfad entfernt sind. Das System überwacht das überabgetastete Signal zudem, um zusätzliche Füllabtastwerte zu detektieren. Wenn zusätzliche Füllabtastwerte detektiert werden, wird eine Vielzahl von Verzögerungselementen aus dem Signalpfad entfernt. Die Vielzahl von Verzögerungselementen wird dann individuell ein Verzögerungselement nach dem anderen gemäß regelmäßigen Zeitabständen zu dem Signalpfad hinzugefügt, bis alle Verzögerungselemente in dem Signalpfad sind.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Verfahren nach Anspruch 1 oder ein System nach Anspruch 18 bereit. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 Abtastfehler in Signalen, welche durch Ausführungsbeispiele der Erfindung verarbeitet werden,
2 ein Blockdiagramm eines Systems, welches Ausführungsbeispiele der Erfindung beinhaltet, und
3 ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel für ein Verfahren zum Implementieren eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können viele anwendbare erfinderische Konzepte bereitstellen, welche in einer großen Vielzahl spezifischer Umgebungen verkörpert werden können. Die diskutierten Ausführungsbeispiele sind lediglich für bestimmte Arten beispielhaft, die Erfindung herzustellen und zu benutzen, und sind nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend auszulegen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können benutzt werden, um Taktdriftkomponenten aus Signalen zu entfernen, welche durch Systeme hindurchgehen, welche mehrere Taktquellen aufweisen. Die Taktquellen und somit die Taktsignale arbeiten unabhängig voneinander, und eine Drift ist bei derartigen Systemen praktisch unvermeidbar. Jedesmal, wenn ein Abtastfehler in einem Audiosignal wie beispielsweise einem Sprachsignal auftritt, kann der Abtastfehler für einen Empfänger bemerkbar sein. Der Abtastfehler kann ein „Klick"-Geräusch oder eine andere hörbare Verzerrungsanomalie ergeben, wenn das Signal einem Benutzer durch einen Lautsprecher wiedergegeben wird. Beispielsweise kann bei einem System mit einem Taktversatz von 250 ppm (parts per million) bei 26 MHz bei einer Abtastrate von 8 kHz bei jedem 4000. Abtastwert ein Abtastwert fehlen oder redundant sein. Diese fehlenden oder redundanten Abtastwerte können hörbare Fehler verursachen, wenn das Signal von einem Empfänger wiedergegeben wird.
Bezug nehmend auf 1 sind Signalabtastwerte 101–103 für ein System dargestellt, welches im Empfänger Vierfachüberabtastung benutzt. Ein diesem Beispiel zugeordneter Sender benutzt ein Taktsignal mit einer Frequenz von Freq_Takt1 104, und ein Empfänger benutzt ein Taktsignal mit einer Frequenz Freq_Takt2 105. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Frequenz Freq_Takt2 105 beispielsweise vier Mal die Frequenz Freq_Takt1 104 wie bei dem Signal 101 veranschaulicht sein. Abtastwerte 106 entsprechen dem durch den Sender abgetasteten Signal, und Füll- oder Nullabtastwerte 107 sind diejenigen Abtastwerte, welche sich aus der Überabtastung des empfangenen Signals ergeben. Bei dem Signal 101, welches den Fall keiner Taktdrift veranschaulicht, wiederholt sich ein Muster eines Signalabtastwertes 106 gefolgt von drei Nullabtastwerten 107 in jeder Abtastperiode. Wenn jedoch die Sendetaktfrequenz und/oder die Empfangstaktfrequenz driftet, d. h. die Frequenzen sich verschieben (d. h. wenn Freq_Takt2 nicht gleich einem ganzzahligen Vielfachen von Freq_Takt1 ist), dann werden die empfangenen Signalabtastwerte nicht ein reguläres Muster wie in Signal 101 gezeigt aufweisen.
Bei dem dargestellten Signal 102 hat sich die Sendetaktfrequenz und/oder die Empfangstaktfrequenz verschoben, und Freq_Takt2 ist kleiner als vier Mal Freq_Takt1 Als Folge hiervon wird das empfangene Signal nicht oft genug abgetastet, so dass irgendwann eine Abtastperiode 108 nur zwei Nullabtastwerte statt drei Nullabtastwerten aufweist. Dieses Muster würde sich regelmäßig wiederholen, solange Freq_Takt2 kleiner als vier Mal Freq_Takt1 ist. Wenn das Signal 102 einem Zuhörer wiedergegeben wird, dann würde der fehlende Abtastwert in der Periode 108 jedes Mal, wenn zu wenige Abtastwerte vorhanden sind, ein hörbares Geräusch verursachen.
Bei dem Signal 103 hat sich ebenfalls die Sendetaktfrequenz und/oder die Empfangstaktfrequenz verschoben, und in diesem Beispiel ist Freq_Takt2 größer als vier Mal Freq_Takt2. Demzufolge wird das empfangene Signal zu oft abgetastet, so dass irgendwann eine Abtastperiode 109 vier Nullabtastwerte statt drei Nullabtastwerten aufweist. Dieses Muster würde sich regelmäßig wiederholen, solange Freq_Takt2 größer als vier Mal Freq_Takt1 ist. Wenn das Signal 103 einem Zuhörer wiedergeben wird, dann würde der zusätzliche Abtastwert in der Periode 109 jedes Mal, wenn zu viele Abtastwerte in dem Signal vorliegen, ein hörbares Geräusch verursachen. Die Perioden 108 und 109, welche einen fehlenden Abtastwert bzw. einen zusätzlichen Abtastwert aufweisen, können beispielsweise alle 4000 Abtastwerte auftreten, wobei dieser Wert von der Taktdrift und der Abtastrate abhängt.
Ein Verfahren zum Lösen des Problems fehlender oder zusätzlicher Abtastwerte ist es, entweder den letzten Absatzwert zu kopieren oder einen Nullabtastwert einzusetzen, wenn ein Abtastwert fehlt, oder einen Abtastwert zu entfernen, wenn es zu viele Abtastwerte in dem Signal gibt. Die Lösung gemäß Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung ist wesentlich flexibler und kann in vielen Systemen ohne größere Abänderungen benutzt werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können zudem angepasst sein, bestimmte Signalrauschverhältniseigenschaften (SNR, Signal-To-Noise-Ratio) zu erreichen, da sie im Bereich der Signalverarbeitung implementiert werden. Anstatt dass einfach ein gesamter Abtastwert entfernt oder eingesetzt wird, stellt die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren bereit, einen zusätzlichen Abtastwert langsam und allmählich einzuführen, indem zwischen den tatsächlichen Abtastwerten Abtastpunkte geschätzt werden und diese statt der tatsächlichen Abtastwerte benutzt werden, wenn ein Abtastwert hinzugefügt wird. Alternativ entfernen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen Abtastwert langsam, wenn zu viele Abtastwerte vorhanden sind.
2 stellt ein beispielhaftes System dar, welches ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet, wobei bei dem dargestellten System ein Sender 201 Signale an einen Empfänger 202 überträgt. Der Sender 201 empfängt Signale wie beispielsweise ein Sprachsignal über ein Mikrofon 203. Ein Ausgang des Mikrofons 203 ist mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC; Analog-To-Digital-Converter) 204 gekoppelt. Eine Taktquelle 205 treibt den Analog-Digital-Wandler 204, welcher das Sprachsignal beispielsweise bei 8 kHz abtastet, um eine digitalisierte Sprachsignalausgabe zu erzeugen. Ein Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 204 ist mit einem Basisbandprozessor 206 gekoppelt, welcher das digitalisierte Sprachsignal beispielsweise modulieren und kodieren kann. Ein Ausgang des Basisbandprozessors 206 ist mit einem Radiofrequenz (RF) Prozessor 207 gekoppelt, welcher das modulierte und kodierte Sprachsignal heraufkonvertiert und das sich ergebende RF-Signal an den Empfänger 202 überträgt.
Der Empfänger 202 empfängt das RF-Signal bei einem RF-Prozessor 208, welcher das RF-Signal in ein Basisbandsignal herunterkonvertiert. Ein Ausgang des RF-Prozessors 208 ist mit einem Basisbandprozessor 209 gekoppelt, welcher das Basisbandsignal unter Benutzung einer Taktquelle 210 demoduliert und dekodiert. Eine Überabtastschaltung 212 tastet das demodulierte und dekodierte Basisbandsignal von dem Basisbandprozessor 209 bei einer Abtastrate von 32 kHz ab, d. h. bei einer vier Mal höheren Abtastrate als der Abtastrate des Senders 201. Das von der Überabtastschaltung 212 ausgegebene Signal geht in einer Taktdriftkompensationsschaltung 211 durch ein gesamtes oder durch Teile von einem Verzögerungsnetzwerk 219 hindurch, wobei das Verzögerungsnetzwerk Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N und 218-1 bis 218-N enthält. Ein Ausgang des Verzögerungsnetzwerkes 219 ist mit einem Tiefpassfilter (LPF, „Low-Pass-Filter") 214 gekoppelt und geht dann durch eine Herunterabtastschaltung 215 („Down Sampling") und einen Tiefpassfilter (216) hindurch, bevor es über einen Lautsprecher 217 einem Zuhörer wiedergeben wird. Die Herunterabtastschaltung 215 kann das Signal beispielsweise auf eine Abtastrate von 8 kHz herunterabtasten.
Bei der vorliegenden Erfindung überwacht ein Detektor 220 die aus der Überabtastschaltung 212 ausgegebenen Abtastwerte und detektiert, wenn zusätzliche oder fehlende Abtastwerte auftreten. Der Detektor mit Verzögerungssteuerung 220 kann beispielsweise ein Prozessor oder ein Zustandsautomat sein und kann die Abtastwerte überwachen, um zu detektieren, wenn bei Benutzung einer Vierfachüberabtastung zwei oder vier Nullabtastwerte statt drei Nullabtastwerten auftreten. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Detektor mit Verzögerungssteuerung 220 als zwei separate Strukturen, Anwendungen, Prozessoren oder Einrichtungen implementiert sein, wobei dann eine Einrichtung fehlende oder zusätzliche Abtastwerte detektiert und die andere Einrichtung die Driftkompensationsschaltung 211 steuert. In einem „normalen" oder „idealen" Fall, in dem keine Drift zwischen der senderseitigen Taktquelle 205 und der empfängerseitigen Taktquelle 210 gibt, würde das von der Überabtastschaltung 212 ausgegebene Signal ähnlich dem Signal 101 aus 1 sein und würde drei Nullabtastwerte 107 zwischen jeweils zwei Abtastwerten 106 aufweisen. In dieser normalen Situation würde der Detektor 220 erkennen, dass keine Signalkorrektur erforderlich ist, und das Signal würde durch die Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N des Verzögerungsnetzwerkes 219 in der Taktdriftkompensationsschaltung 211 hindurchgehen und dann zum Tiefpassfilter 214 weitergeleitet werden, d. h. nicht durch die Verzögerungselemente 218-1 bis 218-N hindurchgehen.
Alternativ kompensiert, wenn der Detektor mit Verzögerungssteuerung 220 einen Fehler detektiert (d. h. fehlende oder zusätzliche Nullabtastwerte), der Detektor 220 den Fehler, indem er die Taktdriftkompensationsschaltung 211 von dem normalen Zustand (d. h. dem Zustand, in welchem die Abtastwerte durch die Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N zu dem Tiefpassfilter 214 gelenkt werden) in einem Zustand, in dem abhängig von dem detektierten Fehler keine Verzögerung, eine geringere Verzögerung oder eine zusätzliche Verzögerung vorgesehen ist, umschaltet. Falls in dem Signal Nullabtastwerte fehlen (wie es im Signal 102 von 1 beispielhaft dargestellt ist), dann fügt die Verzögerungssteuerung 220 der Taktdriftkompensationsschaltung 211 zusätzliche Verzögerungselemente hinzu, indem ein Schalter 221 angewiesen wird, dem Signalpfad zusätzliche Verzögerungselemente 218 hinzuzufügen. Wenn in dem Signal zusätzliche Abtastwerte auftreten (wie im Signal 103 der 1 beispielhaft dargestellt), dann wird die Verzögerung verringert, indem der Schalter 221 angesteuert wird, Verzögerungselemente 213 aus dem Signalpfad der Taktdriftkompensationsschaltung 211 zu entfernen.
Dem Signal können Abtastwerte fehlen, wenn beispielsweise die Taktquelle 205 (Freq_Clock1) bezüglich der Taktquelle 210 (Freq_Clock2) schneller als beabsichtigt ist, d. h. eine höhere Frequenz als beabsichtigt aufweist. In dieser Situation wird dem System Verzögerung hinzugefügt, indem zusätzliche Verzögerungselemente 218-1 bis 218-N in dem Signalpfad der Taktdriftkompensationsschaltung 211 geschaltet werden. Dies ist in 2 durch einen Pfeil 21 angedeutet, welcher das Hinzufügen von Verzögerungselementen 218 zu dem normalen Signalpfad andeutet.
Nach dem Zuschalten zusätzlicher Verzögerungselemente 218-1 bis 218-N schaltet der Detektor 220 die Taktdriftkompensationsschaltung 211 langsam zurück in den Normalzustand, indem die Verzögerungselemente 218-1 bis 218-N unter Benutzung des Schalters 221 wie durch einen Pfeil 22 in 2 angedeutet nacheinander aus dem Signalpfad entfernt werden. Die Verzögerungselemente 218-1 bis 218-N werden eines nach dem anderen z. B. ungefähr jeden zehnten Abtastwert entfernt, bis alle Verzögerungselemente 218-1 bis 218-N aus dem Signalpfad entfernt sind und nur die Verzögerungselemente 213 im Signalpfad verbleiben. Indem die Verzögerungselemente 218 nacheinander in Intervallen von zehn Abtastwerten herausgeschaltet werden, sind die Veränderungen so klein, dass sie für einen Benutzer nicht bemerkbar sind, und die hörbare Verzerrung und/oder Anomalien, welche durch die fehlenden Abtastwerte erzeugt werden, werden durch den Benutzer nicht gehört.
Zusätzliche Abtastwerte können dem Signal hinzugefügt werden, wenn beispielsweise die Taktquelle 205 (Freq_Takt1) relativ zu der Taktquelle 210 (Freq_Takt2) langsamer ist als beabsichtigt, d. h. eine geringe Frequenz als beabsichtigt aufweist. In dieser Situation wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Verzögerung des Systems verringert, indem die Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N aus dem Signalpfad der Taktdriftkompensationsschaltung 211 herausgeschaltet werden. Dies ist in 2 durch einen Pfeil 23 dargestellt, welcher das Entfernen der Verzögerungselemente 213 aus dem normalen Signalpfad andeutet.
Nachdem die Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N herausgeschaltet wurden, schaltet der Detektor 220 die Taktdriftkompensationsschaltung 211 langsam zurück in den Normalzustand, indem die Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N nacheinander zurück in den Signalpfad geschaltet werden, wie durch einen Pfeil 24 in 2 angedeutet. Die Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N werden eines nach dem anderen z. B. ungefähr jeden zehnten Abtastwert hinzugefügt, bis alle Verzögerungselemente 213-1 bis 213-N zurück im Signalpfad sind. Indem die Verzögerungselemente 213 in Intervallen von zehn Abtastwerten allmählich in den Verzögerungspfad hereingeschaltet werden, sind die Veränderungen so gering, dass sie für den Benutzer nicht bemerkbar sind, und die durch die zusätzlichen Abtastwerte verursachte hörbare Verzerrung und/oder Anomalien werden von dem Benutzer nicht gehört. Jedem Verzögerungselement 213, 218 ist eine Zeitverzögerung T zugeordnet. Die Verzögerungselemente 213, 218 können irgendwelche Verzögerungselemente sein, die beispielsweise auf Basis von D-Flip-Flops konstruierte Verzögerungselemente.
Selbstverständlich stellt das Intervall von zehn Abtastwerten zum Hinzufügen oder Entfernen der Verzögerungselemente 213, 218 nur ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Verzögerungselemente 213, 218 gemäß irgendwelchen anderen gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Intervallen oder Perioden hinzugefügt oder entfernt werden. Bei dem in 1 und 2 dargestellten Beispiel ist die Beziehung zwischen den Taktquellen ein Faktor vier, die vorliegende Erfindung ist jedoch auf andere Beziehungen ebenso anwendbar, und es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung allgemein zur Kompensation einer Taktdrift in einem System, welches irgendein Abtastformat benutzt, benutzt werden kann.
Die Tiefpassfilter 214 und 216 sind bevorzugt mit einer normalisierten Grenzfrequenz von 1/N implementiert, wobei N die Heraufabtast- und Herunterabtastrate (Up-sampling und Down-sampling) in den Schaltungen 212 und 215 ist und zudem der Anzahl von Verzögerungselementen entspricht, welche verfügbar ist, dem Signalpfad in der Taktdriftkompensationsschaltung 211 hinzugefügt zu werden oder aus diesem entfernt zu werden. Das Signalverzerrungsverhältnis (SDR; Signal-To-Distortion-Ratio) des Systems kann weiter verbessert werden, indem der Wert von N vergrößert wird, d. h. die Heraufabtastrate, die Herunterabtastrate und die Anzahl von Verzögerungselementen in der Taktdriftkompensationsschaltung 211 vergrößert wird. Die Variable N kann vergrößert werden, bis das empfangene Ausgangssignal für den Benutzer akzeptabel ist. Wenn der Wert von N verringert wird, wird die hörbare Verzerrung für den Benutzer offensichtlicher.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Signalausgabe aus der Kompensationsschaltung 211 einen alternativen Signalpfad 222 nehmen und somit nicht durch den Herunterabtast- oder Dezimationsblock 215 und/oder den Filter 216 hindurchgehen. Ein Schalter 223 kann benutzt werden, den zwischen der Kompensationsschaltung 211 und dem Lautsprecher 217 benutzten Pfad auszuwählen. In einer Position A des Schalter 223 wird die Ausgabe der Kompensationsschaltung 211 durch den Dezimationsblock 215 und den Filter 216 geführt. In einer Position B des Schalters 223 wird die Ausgabe des Kompensationsblocks 211 an dem Dezimationsblock 215 und dem Filter 216 vorbei direkt zum Lautsprecher 217 geführt. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann nur der Pfad 222 oder nur ein Pfad durch den Block 215 und den Filter 216 zwischen der Taktdriftkompensationsschaltung 211 und dem Lautsprecher 217 bereitgestellt sein, anstatt dass auswählbare Routen für die Ausgabe der Taktdriftkompensationsschaltung 211 vorgesehen sind.
In den obigen Beispielen beschrieben umfasst die Taktdriftkompensationsschaltung 211 eine Vielzahl von Verzögerungselementen, welche alle die gleiche festgelegte Verzögerung T aufweisen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel haben nicht alle Verzögerungselemente die gleiche Verzögerung T. Stattdessen können einige oder alle der Verzögerungselemente eine Verzögerung aufweisen, welche sich von der Verzögerung eines oder mehrerer anderer Verzögerungselemente unterscheidet.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können statt der Benutzung einer Vielzahl von Verzögerungselemente in der Taktdriftkompensationsschaltung 211 ein oder mehrere Verzögerungseinheiten benutzt werden, welche eine variable bzw. eine einstellbare Verzögerung aufweisen. Eine derartige variable Verzögerungseinheit kann eine normale oder standardmäßige Verzögerung für den Signalpfad bereitstellen, welche beispielsweise gleich der Verzögerung der Verzögerungselemente 213 sein kann. Beim Detektieren einer Abweichung der Anzahl von Nullabtastwerten in dem empfangenen Signal können der Detektor mit Verzögerungssteuerung 220 die variablen Verzögerungseinheiten ansteuern, die Verzögerung des Signalpfades je nach Fall zu vergrößern oder zu verringern. Dann kann statt dem sequentiellen Hinzufügen oder Entfernen individueller Verzögerungselemente zu oder aus dem Signalpfad die Verzögerung der variablen Verzögerungseinheit(en) schrittweise angepasst werden, so dass die Gesamtverzögerung des Signalpfades auf die normale Verzögerung zurückgeht oder auf sie anwächst. Die Schrittgröße zur Anpassung der variablen Verzögerungseinheit kann gleichmäßig oder ungleichmäßig sein und kann ausgewählt sein, um Geräusche oder Verzerrungen in dem empfangenen Signal zu minimieren.
3 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Implementieren eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt. In Schritt 301 wird ein Basisbandsignal wie beispielsweise ein aus dem Basisbandprozessor 209 von 2 ausgegebenes Signal unter Benutzung eines Abtastfaktors N überabgetastet, um ein digitales Basisbandsignal zu erzeugen. In Schritt 302 überwacht ein Detektor wie beispielsweise ein Prozessor oder ein Zustandsautomat eine Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten zwischen Signalabtastwerten in dem digitalen Basisbandsignal. Wenn die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten in Schritt 303 gleich N-1 ist, dann wird das Verfahren bei Schritt 304 fortgesetzt, in dem das Signal unter Benutzung von N Verzögerungselementen wie beispielsweise D-Flipflops umfassenden Verzögerungselementen verzögert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel kann N = 4 sein, aber andere Anzahlen von Verzögerungselementen können ebenso benutzt werden.
Das verzögerte Signal wird dann in Schritt 305 von einem ersten Filter gefiltert, beispielsweise einem Tiefpassfilter mit einer normalisierten Grenzfrequenz von 1/N. Die Ausgabe des ersten Filters wird dann in Schritt 306 unter Benutzung eines Abtastfaktors N herunterabgetastet, d. h. dezimiert. Das herunterabgetastete Signal wird dann unter Benutzung eines zweiten Filters in Schritt 307 gefiltert, beispielsweise durch ein Tiefpassfilter mit einer normalisierten Abschneidefrequenz von 1/N. Die Ausgabe des zweiten Filters wird dann für einen Benutzer wiedergegeben, beispielsweise durch Wiedergabe des Signals durch einen Lautsprecher, wobei dies in Schritt 308 geschieht.
Falls in Schritt 303 detektiert wird, dass die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten nicht gleich N-1 ist, wird das Verfahren in Schritt 309 fortgesetzt, um zu bestimmen, ob die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten geringer ist als N-1. Falls die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten geringer ist als N-1, dann werden in Schritt 310N zusätzliche Verzögerungselemente dem Signalpfad vor dem ersten Filter hinzugefügt. Der Signalpfad umfasst dann die ursprünglichen N Verzögerungselemente zuzüglich N zusätzlicher Verzögerungselemente. Dementsprechend gehen, wenn weniger als N-1 Nullabtastwerte oder Füllabtastwerte detektiert werden, die Signale anfänglich durch 2N Verzögerungselemente vor dem ersten Filter hindurch. In Schritt 311 werden die zusätzlichen Verzögerungselemente dann eins nach dem anderen entfernt, wobei bei jedem X-ten Abtastwert ein Verzögerungselement entfernt wird, bis alle zusätzlichen Verzögerungselemente aus dem Signalpfad entfernt sind. Der Wert von X kann beispielsweise 10 sein, so dass bei jedem zehnten Abtastwert eines der Verzögerungselemente entfernt wird, aber andere Intervalle können ebenso benutzt werden. Die Verzögerungselemente können dem Signalpfad durch Hineinschalten hinzugefügt und durch Herausschalten aus der Schaltung entfernt werden. Nachdem die zusätzlichen Verzögerungselemente entfernt wurden, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt 302, um die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten in folgenden Signalen zu überwachen.
Falls in Schritt 309 die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten nicht geringer ist als N-1, dann muss sie größer als N-1 sein, da aus Schritt 303 bekannt ist, dass die Anzahl nicht gleich N-1 ist. Wenn die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten größer als N-1 ist, dann werden in Schritt 312 alle die bei Schritt 304 erwähnten N ursprünglichen Verzögerungselemente aus dem Signalpfad entfernt. Der Signalpfad würde dann in diesem Fall von der Überabtastschaltung ohne Verzögerung zu dem ersten Filter führen. Die Verzögerungselemente werden dann eins nach dem anderen wieder in den Signalpfad eingefügt, beispielsweise durch Hineinschalten individueller Verzögerungselemente eins nach dem anderen alle X Abtastwerte, bis alle der ursprünglichen N Verzögerungselemente wieder im Signalpfad ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Wert X 10 sein, aber andere Intervalle können ebenso benutzt werden. Zu bemerken ist, dass der Wert X in Schritt 313 nicht notwendigerweise gleich dem Wert X in Schritt 311 sein muss. Nachdem die ursprünglichen Verzögerungselemente wieder in den Signalpfad gebracht wurden, wird das Verfahren bei Schritt 302 fortgesetzt, um die Anzahl von Nullabtastwerten oder Füllabtastwerten in folgenden Signalen zu überwachen.
Ein Ausführungsbeispiel ist auf ein Verfahren zur Verarbeitung von Signalen gerichtet umfassend Überwachen eines überabgetasteten Signals, um fehlende Füllabtastwerte zu detektieren, Hinzufügen einer Vielzahl von Verzögerungselementen zu einem Signalpfad, falls fehlende Füllabtastwerte detektiert werden, und individuelles Entfernen der Vielzahl von Verzögerungselementen aus dem Signalpfad in regelmäßigen Intervallen, bis alle Verzögerungselemente aus dem Signalpfad entfernt sind. Die Anzahl von Verzögerungselementen kann in Abhängigkeit von einem Abtastfaktor ausgewählt sein. Die gleichmäßigen Intervalle können einer Anzahl von Abtastwerten entsprechen. Bei einem Ausführungsbeispiel werden vier Verzögerungselemente dem Signalpfad hinzugefügt, und ein Verzögerungselement wird dann alle zehn Abtastwerte aus dem Signalpfad entfernt. Die Verzögerungselemente können D-Flipflops umfassen, welche in den Signalpfad geschaltet werden. Das überabgetastete Signal wird unter Benutzung der Verzögerungselemente verzögert, um ein verzögertes Signal zu erzeugen. Das verzögerte Signal kann gefiltert werden, um ein erstes gefiltertes Signal zu erzeugen. Das erste gefilterte Signal kann dann herunterabgetastet werden, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen, und dann nochmals gefiltert werden. Das Filtern kann unter Benutzung eines Tiefpassfilters durchgeführt werden.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verarbeiten von Signalen gerichtet, umfassend ein Überwachen eines überabgetasteten Signals, um zusätzliche Füllabtastwerte zu detektieren, Entfernen einer Vielzahl von Verzögerungselementen aus einem Signalpfad, falls zusätzliche Füllabtastwerte detektiert werden, und individuelles schrittweises Rückführen der Signalelemente der Vielzahl von Signalelementen in den Signalpfad in regelmäßigen Intervallen, bis alle Verzögerungselemente wieder im Signalpfad sind. Die Gesamtanzahl von aus dem Signalpfad entfernten Verzögerungselementen kann in Abhängigkeit von einem Abtastfaktor ausgewählt sein. Die gleichmäßigen Intervalle können einer Anzahl von Abtastwerten entsprechen. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden vier Verzögerungselemente aus dem Signalpfad entfernt, und ein Verzögerungselement wird dann alle zehn Abtastwerte wieder in den Signalpfad gebracht. Die Verzögerungselemente können D-Flipflops umfassen, welche in den Signalpfad geschaltet werden. Das überabgetastete Signal wird unter Benutzung der Verzögerungselemente verzögert, um ein verzögertes Signal zu erzeugen. Das verzögerte Signal kann gefiltert werden, um ein erstes gefiltertes Signal zu erzeugen. Das erste gefilterte Signal kann herunterabgetastet werden, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen, und dann nochmals gefiltert werden. Das Filtern kann unter Benutzung eines Tiefpassfilters durchgeführt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein System zum Verarbeiten von Signalen gerichtet, wobei das System eine Überabtastschaltung zum Abtasten empfangener Signale, einem Detektor zum Detektieren fehlender oder zusätzlicher Füllabtastwerte in einer Ausgabe der Überabtastschaltung, eine Anordnung von Verzögerungselementen, welche mit einem Ausgang der Überabtastschaltung gekoppelt ist, wobei die Verzögerungselemente in Abhängigkeit von einer Detektion fehlender oder zusätzlicher Füllabtastwerte aus einem Signalpfad entfernt oder zu einem Signalpfad hinzugefügt werden, ein mit einem Ausgang der Anordnung von Verzögerungseinheiten gekoppeltes erstes Filter und eine Herunterabtastschaltung, welche mit einem Ausgang des ersten Filters gekoppelt ist, umfasst. Das System kann weiterhin einen mit der Anordnung von Verzögerungselementen gekoppelten Schalter, welcher betreibbar ist, Verzögerungselemente in den Signalpfad hineinzuschalten und aus ihm herauszuschalten, und eine Steuerung zum Steuern des Betriebs des Schalters umfassen. Der Detektor und die Steuerung können die gleiche oder getrennte Einrichtungen sein. Die Überabtastschaltung und die Herunterabtastschaltung können einen Abtastfaktor vier benutzen, und die Gesamtzahl von Verzögerungselementen, welche verfügbar ist, zu dem Signalpfad hinzugefügt zu werden, kann acht sein. Das System kann weiter ein zweites Filter, welches mit einem Ausgang der Herunterabtastschaltung gekoppelt ist, und einen mit einem Ausgang des zweiten Filters gekoppelten Lautsprecher umfassen. Der Schalter kann in einem Normalzustand arbeiten, in welchem eine erste Gruppe von N Verzögerungselementen in dem Signalpfad vorhanden sind. Der Schalter kann in einen Zustand, in welchem ein Abtastwert fehlt, derart arbeiten, dass eine zweite Gruppe von N Verzögerungselementen zu dem Signalpfad hinzugefügt wird, und nach dem Hinzufügen der zweiten Gruppe von N Verzögerungselementen zu dem Signalpfad können diese in regelmäßigen Abständen ein Verzögerungselement nach dem anderen aus dem Signalpfad entfernt werden. Der Schalter kann weiterhin in einem Zustand mit zusätzlichen Abgriffswerten derart arbeiten, dass eine erste Gruppe von N Verzögerungselementen aus dem Signalpfad entfernt wird und, nachdem die erste Gruppe von N Verzögerungselementen entfernt wurde, können die Verzögerungselemente ein Verzögerungselement nach dem anderen in regelmäßigen Intervallen zu dem Signalpfad hinzugefügt werden.
Obwohl Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile detailliert beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass verschiedene Veränderungen, Ersetzungen und Alternativen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung, welcher durch die folgenden Ansprüche definiert wird, zu verlassen. Der Bereich der vorliegenden Anmeldung ist nicht als durch die bestimmten Ausführungsbeispiele eingeschränkt auszulegen, welche in der Beschreibung beschrieben wurden. Beispielsweise müssen die dargestellten Verfahrensschritte nicht notwendigerweise in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Verarbeiten eines Signals, umfassend: Überwachen eines überabgetasteten Signals, um Abweichungen einer Anzahl von Füllabtastwerten zu detektieren, Hinzufügen einer Verzögerungsanpassung zu einem Signalpfad, wenn eine Abweichung der Anzahl von Füllabtastwerten detektiert wird, und Entfernen der Verzögerungsanpassung aus dem Signalpfad in einem oder mehreren Schritten, bis die gesamte Verzögerungsanpassung aus dem Signalpfad entfernt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hinzufügen der Verzögerungsanpassung ein Hinzufügen eines oder mehrerer Verzögerungselemente (218) zu dem Signalpfad und/oder ein individuelles Entfernen der ein oder mehreren Verzögerungselemente (218) aus dem Signalpfad, bis alle Verzögerungselemente aus dem Signalpfad entfernt sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Anzahl der Verzögerungselemente (218) in Abhängigkeit von einem Abtastfaktor ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die ein oder mehreren Verzögerungselemente (218) gemäß regelmäßigen Intervallen entsprechend einer Anzahl von Abtastwerten entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die ein oder mehreren Verzögerungselemente (218) gemäß unregelmäßigen Intervallen entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–4, wobei dem Signalpfad vier Verzögerungselemente (218) hinzugefügt werden, und wobei dann alle zehn Abtastwerte ein Verzögerungselement (218) der Verzögerungselemente (218) aus dem Signalpfad entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–6, wobei die Verzögerungselemente (218) D-Flipflops umfassen, welche in den Signalpfad geschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–7, weiter umfassend: Verzögern des überabgetasteten Signals unter Benutzung der Verzögerungselemente (218), um ein verzögertes Signal zu erzeugen, Filtern des verzögerten Signals, um ein erstes gefiltertes Signal zu erzeugen, Herunterabtasten des ersten gefilterten Signals, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen, und Filtern des herunterabgetasteten Signals.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Filtern des verzögerten Signals und/oder das Filtern des herunterabgetasteten Signals unter Benutzung eines Tiefpassfilters (214, 216) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hinzufügen der Verzögerungsanpassung ein Entfernen von ein oder mehreren Verzögerungselementen (213) aus dem Signalpfad (219) umfasst, und wobei das Entfernen der Verzögerungsanpassung ein individuelles Hinzufügen der ein oder mehreren Verzögerungselemente (213) in den Signalpfad, bis alle Verzögerungselemente (213) wieder in dem Signalpfad sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Anzahl von Verzögerungselementen (213) in Abhängigkeit von einem Abtastfaktor ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die ein oder mehreren Verzögerungselemente (213) in gleichmäßigen Intervallen entsprechend einer Anzahl von Abtastwerten in den Signalpfad (219) zurückgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die ein oder mehr Verzögerungselemente (213) in unregelmäßigen Intervallen in den Signalpfad (219) zurückgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–12, wobei vier Verzögerungselemente (213) aus dem Signalpfad (219) entfernt werden, und wobei dann alle zehn Abtastwerte ein Verzögerungselement (213) in den Signalpfad (219) zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–14, wobei die Verzögerungselemente (213) D-Flipflops umfassen, welchen in den Signalpfad geschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–15, weiter umfassend: Verzögern des überabgetasteten Signals unter Benutzung der Verzögerungselemente (218), um ein verzögertes Signal zu erzeugen, Filtern des verzögerten Signals, um ein erstes gefiltertes Signal zu erzeugen, Herunterabtasten des ersten gefilterten Signals, um ein herunterabgetastetes Signal zu erzeugen, und Filtern des herunterabgetasteten Signals.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Filtern des verzögerten Signals und/oder das Filtern des herunterabgetasteten Signals unter Benutzung eines Tiefpassfilters (214, 216) durchgeführt wird.
System (202) zum Verarbeiten von Signalen, umfassend: eine Überabtastschaltung (212) zum Abtasten empfangener Signale, einen Detektor (220) zum Detektieren von Abweichungen einer Anzahl von Füllabtastwerten in einem von der Überabtastschaltung (212) ausgegebenen Signal, und ein oder mehrere mit einem Ausgang der Überabtastschaltung (212) gekoppelte Verzögerungselemente (213, 218), wobei die ein oder mehreren Verzögerungselemente (213, 218) ausgestaltet sind, eine Verzögerung abhängig von der Detektierung einer Abweichung der Anzahl von Füllabtastwerten bereitzustellen.
System (202) nach Anspruch 18, wobei die ein oder mehreren Verzögerungselemente (213, 218) ausgestaltet sind, in Abhängigkeit von der Detektion einer Abweichung der Anzahl von Füllabtastwerten aus einem Signalpfad (219) entfernt zu werden oder zu den Signalpfad (219) hinzugefügt zu werden.
System nach Anspruch 18 oder 19, wobei die ein oder mehr Verzögerungselemente (213, 218) eine Anordnung von Verzögerungselementen (213, 218) umfassen.
System nach Anspruch 20 weiter umfassend: einen mit der Anordnung von Verzögerungselementen (213, 218) gekoppelten Schalter (221), welcher betreibbar ist, Verzögerungselemente (213, 218) in den Signalpfad (219) zu schalten und aus dem Signalpfad (219) zu schalten, und eine Steuerung (220) zum Steuern des Betriebs des Schalters (221).
System nach Anspruch 21, wobei der Detektor und die Steuerung die gleiche Einrichtung oder das gleiche Bauelement (220) sind.
System nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Schalter (221) in einem Normalzustand, bei welchem eine erste Gruppe von N Verzögerungselementen (213) in dem Signalpfad sind und in einem Zustand mit fehlendem Abtastwert betreibbar ist, betreibbar ist, eine zweite Gruppe von N Verzögerungseinheiten (218) zu dem Signalpfad (219) hinzuzufügen, wobei das System (202) derart ausgestaltet ist, dass, nachdem die zweite Gruppe von N Verzögerungselementen (218) zu dem Signalpfad hinzugefügt wurden, die Verzögerungselemente (218) der zweiten Gruppe eines nach dem anderen in regelmäßigen Intervallen aus dem Signalpfad entfernt werden.
System nach Anspruch 21, 22 oder 23, wobei der Schalter (221) in einem Normalzustand betreibbar ist, bei welchem eine erste Gruppe von N Verzögerungseinheiten (213) in dem Signalpfad sind, und in einem Zustand mit zusätzlichem Abtastwert betreibbar ist, die erste Gruppe von N Verzögerungseinheiten (213) aus dem Signalpfad (219) zu entfernen, und wobei das System (202) derart ausgestaltet ist, dass nachdem die erste Gruppe von N Verzögerungselementen (213) aus dem Signalpfad (219) entfernt wurde, die Verzögerungselemente (213) der ersten Gruppe eines nach dem anderen in regelmäßigen Intervallen zu dem Signalpfad (219) hinzugefügt werden.
System nach einem der Ansprüche 18–24, weiter umfassend: einen mit einem Ausgang der ein oder mehreren Verzögerungseinheiten (213, 218) gekoppeltes erstes Filter (214), und eine mit einem Ausgang des ersten Filters (214) gekoppelte Herunterabtastschaltung (215).
System nach Anspruch 25, wobei die Überabtastschaltung (212) und die Herunterabtastschaltung (215) einen Abtastfaktor vier benutzen, und wobei die Gesamtzahl von zum Hinzufügen zu dem Signalpfad (219) verfügbaren Verzögerungselementen (213, 218) acht beträgt.
System nach Anspruch 25 oder 26, weiter umfassend: ein mit einem Ausgang der Herunterabtastschaltung (215) gekoppeltes zweites Filter (216), und einen mit einem Ausgang des zweiten Filters (216) gekoppelten Lautsprecher (217).
System nach einem der Ansprüche 18–27, wobei das System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–17 ausgestaltet ist.