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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein digitales drahtloses Audioübertragungssystem,
insbesondere ein drahtloses Mikrofonsystem.
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Analoge
drahtlose Mikrofonsysteme sind bekannt, bei denen nach freien Frequenzkanälen zur Übertragung
der von den Mikrofoneinheiten erfassten Audiosignalen gesucht wird.
Wenn ein Kanal gestört
wird, dann kann ein neuer ungestörter
Kanal verwendet werden und die Audioübertragung kann dann über diesen
neuen Kanal erfolgen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes digitales
drahtloses Mikrofonsystem vorzusehen, welches in einer mit Störern behafteten
Umgebung betrieben werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein digitales drahtloses Audioübertragungssystem
nach Anspruch 1 gelöst.
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Die
Erfindung betrifft den Gedanken, ein digitales drahtloses Mikrofonsystem
bzw. ein Audioübertragungssystem
mit mindestens einem Drahtlosmikrofon und einer Empfangseinheit
vorzusehen. Die Empfangseinheit überprüft bzw.
detektiert die Übertragungsparameter
und -eigenschaften der drahtlosen Audioübertragung von den Mikrofoneinheiten
zu der Empfangseinheit. Falls einer der Parameter bzw. Übertragungseigenschaften
unter einen Grenzwert fällt,
dann kann die Empfangseinheit eine Adaption bzw. Änderung
des drahtlosen digitalen Links bzw. Verbindung initiieren. Somit
kann das digitale drahtlose Mikrofonsystem sich auf neue Umgebungssituationen
automatisch einstellen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile
und Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines digitalen drahtlosen Mikrofonsystems
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
und
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2 zeigt
eine detaillierte schematische Darstellung einer Zentraleinheit
des drahtlosen Mikrofonsystems von 1.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines digitalen drahtlosen Mikrofonsystems
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Hierbei weist das digitale drahtlose Mikrofonsystem eine Zentraleinheit 10 sowie
eine Vielzahl von drahtlosen Mikrofoneinheiten 400 auf.
Die drahtlosen Mikrofoneinheiten 400 zeichnen Audiosignale
auf bzw. erfassen Audiosignale und führen eine digitale drahtlose
Audioübertragung
an die Zentraleinheit 10 durch. Dies erfolgt über den
Drahtloskanal AK (z. B. einen HF-Kanal). Zwischen der Zentraleinheit 10 und
den Mikrofoneinheiten 400 ist ferner jeweils ein Rückkanal
RK vorgesehen, über
welchen Steuerinformationen bzw. eine Anweisung zur Änderung
von Übertragungsparametern
von der Zentraleinheit 10 an die Mikrofoneinheiten 400 übertragen
werden können.
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Die
Zentraleinheit 10 weist eine Monitoreinheit 100 zur Überwachung
der digitalen drahtlosen Sende-/Empfangsumgebung, eine Linkadaptionseinheit 200 zur
Adaptierung des Drahtlos-Links, eine Drahtlos-Sende-/Empfangseinheit 500 und
optional eine Positionsinformationseinheit 300 auf.
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Die
Monitoreinheit 100 dient dazu, eine Analyse der Umgebung
der Zentraleinheit beispielsweise hinsichtlich der Frequenzbelegung,
dem Vorhandensein von Störern
in einem Frequenzband, der Bandbreite der zur Verfügung stehenden
Kanäle
und dergleichen durchzuführen.
Die Monitoreinheit 100 kann ebenfalls dazu ausgestaltet
sein, eine Analyse der empfangenen Signale von den Mikrofoneinheiten 400 sowie
der Parameter bzw. Einstellungen der Audioübertragung von den Mikrofoneinheiten 400 durchzuführen.
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Die
Linkadaptionseinheit 200 dient dazu, in Abhängigkeit
der von der Monitoreinheit 100 erfassten Informationen
ggf. eine Adaptierung des Übertragungskanals
oder der Parameter bzw. Einstellungen der Übertragung von den Drahtlos-Mikrofoneinheiten durchzuführen. Die
Sende-/Empfangseinheit 500 dient dazu, die von den Mikrofoneinheiten 400 übertragenen
Audiosignale zu empfangen. Die Sende-/Empfangseinheit weist auch
eine Rückkanal-Sendeeinheit
zum Übertragen
von Informationen (Übertragungseinstellungen
und Übertragungsparameter) über einen
Rückkanal
von der Zentraleinheit 10 an die jeweiligen Mikrofoneinheiten 400 auf.
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Optional
kann die Positionsinformationseinheit 300 eine Positionsbestimmung
durchführen
und kann Informationen hinsichtlich der augenblicklichen Position
der Linkadaptionseinheit 200 weiterleiten.
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Die
Monitoreinheit 100 erfasst die Parameter eines Frequenzspektrums
innerhalb eines für
die drahtlose digitale Audioübertragung
zur Verfügung stehenden
Frequenzbandes. Hierbei können
geeignete Frequenzkanäle
sowie Störer
innerhalb des Frequenzbandes erfasst werden. In Abhängigkeit
von diesen erfassten Informationen kann in der Linkadaptionseinheit 200 eine Änderung
der Übertragungseinstellungen
bzw. -parameter der digitalen drahtlosen Übertragung zwischen den drahtlosen
Mikrofoneinheiten und der Zentraleinheit 100 durchgeführt werden.
Hierbei kann beispielsweise das Modulationsverfahren, die Stufigkeit
des Modulationsverfahrens, die Datenrate, die Kanalcodierung, die
Audiocodierung und/oder die Kanalbelegung beeinflusst bzw. adaptiert
werden.
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2 zeigt
eine detaillierte schematische Darstellung der Zentraleinheit 10 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
Hierbei kann die Zentraleinheit 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
auf der Zentraleinheit 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
basieren.
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Die
Zentraleinheit 10 weist eine Monitoreinheit 100,
eine Linkadaptionseinheit 200, eine Sende-/Empfangseinheit 500 sowie
optional eine Positionsinformationseinheit 300 auf. Die
Monitoreinheit 100 weist eine erste Analyseeinheit 110 zur
Analyse der Frequenzumgebung und eine zweite Analyseeinheit 120 zur
Analyse der von den Mikrofoneinheiten 400 übertragenen
Audiosignale auf. In der ersten Analyseeinheit 110 kann
die Qualität
des zur Verfügung
stehenden Frequenzspektrums in dem erlaubten Frequenzband überwacht
und analysiert werden. Hierbei können
beispielsweise die zur Verfügung
stehenden Frequenzkanäle
inklusive deren Bandbreite bestimmt werden. Ferner können die
sich in dem Frequenzband befindlichen Störer erfasst werden. Diese Analyse
des Frequenzspektrums kann kontinuierlich oder zu vorab festgelegten
Zeitpunkten erfolgen. Durch eine kontinuierliche Analyse des Frequenzspektrums
kann das drahtlose Mikrofonsystem auf Veränderungen in dem Frequenzspektrum
eingehen.
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Die
Linkadaptionseinheit 200 kann eine Modulationsauswahleinheit 210,
eine Datenrate-Auswahleinheit 220,
eine Kanalcodier-Auswahleinheit 230, eine Audiocodier-Auswahleinheit 240,
eine Kanalaufteileinheit 250 sowie eine Linkeinstelleinheit 260 aufweisen.
Die Modulationsauswahleinheit 210 dient dabei dazu, eine
Auswahl des Modulationsverfahrens basierend auf den Ergebnissen
der Monitoreinheit 110 zu treffen. Hierbei können verschiedene Modulationsverfahren
wie beispielsweise Einzelträger-
oder Mehrträgerverfahren,
FSK, MSK, PSK oder dergleichen verwendet werden. Ferner können die Anzahl
und der Abstand der Subträger
bei Mehrträger-Modulationsverfahren
eingestellt werden. Des Weiteren kann die Stufigkeit eines Modulationsverfahrens
wie beispielsweise 64 QAM, 16 QAM eingestellt werden. Die Auswahl
des Modulationsverfahrens erfolgt hierbei in Abhängigkeit der Ergebnisse der
ersten Analyseeinheit 110.
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Die
Datenrate-Auswahleinheit 220 dient zur Auswahl einer Datenrate
für die
drahtlose Übertragung
in Abhängigkeit
der Ergebnisse der ersten Analyseeinheit 110. Die Kanalcodier-Auswahleinheit 230 dient
der Auswahl der Kanalcodierung in Abhängigkeit der Ergebnisse der
ersten Analyseeinheit 110. Die Audiocodier-Auswahleinheit 240 dient
der Auswahl der Audiocodierung für
die drahtlose Übertragung
in Abhängigkeit
der Ergebnisse der ersten Analyseeinheit 110. Die Kanalaufteileinheit 250 dient dem
Aufteilen von zur Verfügung
stehenden Kanälen bei
der digitalen drahtlosen Audioübertragung
in Abhängigkeit
der Ergebnisse der ersten Analyseeinheit 110. Die Linkeinstelleinheit 260 dient
zum Einstellen der Parameter des Links für die digitale drahtlose Audioübertragung
in Abhängigkeit
der Auswahl der Modulationsauswahleinheit 210, Datenrate-Auswahleinheit 210,
Kanalcodier-Auswahleinheit 230, Audiocodier-Auswahleinheit 240 und
Kanalaufteileinheit 250. Die durch die Linkeinstelleinheit 260 eingestellten Parameter
und Einstellungen können
dann mittels der Sende-/Empfangseinheit 500 an die drahtlosen Mikrofoneinheiten 400 übertragen
werden, welche dann entsprechend ihre drahtlose Audioübertragung durchführen.
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Die
Sende-/Empfangseinheit 500 weist eine drahtlose Empfangseinheit 510 zum
Empfangen der von den drahtlosen Mikrofoneinheiten übertragenen Audiosignale
und eine Rückkanalsendeeinheit 520 zum Übertragen
von Einstellungen und Parametern für einen Wechsel der Übertragungsparameter.
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Optional
kann eine Positionsinformationseinheit 300 vorgesehen werden.
Die Positionsinformationseinheit 300 kann eine Positionsbestimmungseinheit
(GPS) 310 und eine Datenbank 320 aufweisen. Die
Datenbank 320 weist Informationen hinsichtlich der zur
Verfügung
stehenden Frequenzbänder
bezogen auf die jeweiligen Positionen auf. Diese Informationen können dann
durch die Linkadaptionseinheit 200 dazu verwendet werden,
Frequenzen lediglich innerhalb des erlaubten Frequenzbandes auszuwählen.
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In
der Monitoreinheit 100 kann die Qualität des Frequenzspektrums sowie
der geeigneten Frequenzkanäle
kontinuierlich und dynamisch überwacht
werden. Ferner kann eine Überwachung
der aktuellen Linkqualität
erfolgen. Wenn die aktuelle Linkqualität unter einen festgelegten
Grenzwert fällt, dann
kann eine Adaptierung des drahtlosen Übertragungslinks erfolgen.
Hierbei kann durch die Linkadaptionseinheit 200 bestimmt
werden, welche der Parameter und Einstellungen der drahtlosen Audioübertragung
verändert
werden müssen,
damit die Linkqualität
oberhalb eines vorab festgelegten Grenzwertes ist. Die Informationen
bezüglich
einer Änderung des Übertragungslinks
können
beispielsweise durch die Rückkanal-Sendeeinheit 520 an
die drahtlosen Mikrofoneinheiten 400 übermittelt werden. Dies kann beispielsweise
anhand dedizierter An- und Abmeldeframes erfolgen.
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In
der Linkadaptionseinheit 200 können verschiedene Verfahren
zur Adaptierung des Übertragungslinks
kombiniert werden. Wenn beispielsweise mehrere leicht gestörte Frequenzkanäle vorliegen, so
dass es nicht mehr möglich
ist, mit einer höherwertigen
Modulationsart wie beispielsweise 16 QAM fehlerfrei zu kommunizieren,
dann können
die Daten beispielsweise auf zwei verschiedene Frequenzkanäle aufgeteilt
und mit einer niedrigeren Modulationsstufigkeit (z. B. QPSK) fehlerfrei übertragen
werden. In der Zentraleinheit 10 können die Daten von den beiden
Kanälen
dann entsprechend zusammengefügt
werden.
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Wenn
beispielsweise mehrere gestörte
Kanäle
vorhanden sind, dann kann eine Übertragung über alle
gestörten
Kanäle
erfolgen. In der Zentraleinheit kann dann eine intelligente Kombination
aller über
die gestörten
Kanäle übertragenen
Daten erfolgen. Hiermit kann ein verbesserter Signalstörabstand erreicht
werden, wodurch eine höherwertige
Modulation möglich
ist.
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Wenn
der Signalstörabstand
jedoch sinkt, dann kann eine adaptierte Audiocodierung mit einer reduzierten
Kanaldatenrate erfolgen, um eine robuste Übertragung zu ermöglichen.
Eine robuste Übertragung
kann dann eine fehlerfreie Übertragung
bei einer höheren
Audiokomprimierung zulassen. Ggf. kann auch eine verlustbehaftete
Codierung der Audiosignale hingenommen werden, wenn keine ausreichenden Übertragungskapazitäten vorhanden
sind.
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Wenn
beispielsweise ein ungestörter
Kanal vorhanden ist, dann kann die drahtlose Audioübertragung
von den Mikrofoneinheiten zu der Zentraleinheit über diesen ungestörten Kanal
zumindest temporär erfolgen.
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Die
Monitoreinheit 100 kann ferner dazu ausgestaltet sein,
eine Quality-of-Service QoS-Identifikation
durchzuführen.
Jeder Mikrofoneinheit kann eine Quality-of-Service-Einstellung zugeordnet
werden, so dass die verschiedenen Mikrofoneinheiten einer unterschiedlichen
Prioritisierung zugeordnet werden können. So kann beispielsweise
das Mikrofon für
einen Frontsänger
eine höhere
Quality-of-Service-Einstellung aufweisen bzw. zugewiesen werden
als die Mikrofone beispielsweise für Background-Sänger. Somit
werden die Audiosignale von dem Mikrofon des Frontsängers mit
einer höheren
Prioritisierung übertragen
als beispielsweise Audiosignale von anderen Sängern.
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Der
Rückkanal
RK kann beispielsweise robust und weltweit (zum Beispiel im ISM-Band)
verwendet werden.
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Mittels
des erfindungsgemäßen drahtlosen digitalen
Mikrofonsystems kann, wenn beispielsweise festgestellt wird, dass
ein Signal-to-Noise-Ratio auf einem bestimmten Kanal sich unterhalb
eines Grenzwertes befindet, so dass ein höhere Datenrate nicht mehr realisiert
werden kann, die Stufigkeit des Modulationsverfahrens beispielsweise
von 64 QAM auf 16 QAM umgeschaltet werden. Somit wird die Datenrate
auf 25% reduziert. Wenn jedoch beispielsweise anhand der ersten
Analyseeinheit 110 festgestellt worden ist, dass ein oder
weitere Datenkanäle zur
Verfügung
steht bzw. stehen, dann kann der Datenstrom auf die beiden Datenkanäle aufgeteilt
werden, wobei die Übertragungsparameter
bzw. Einstellungen auf den beiden Kanälen unterschiedlich sein können.
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Die
gewählten
Einstellparameter werden bei der Audioübertragung mit übertragen,
damit die getrennten Datenströme
in der Zentraleinheit 10 wieder zusammengeführt werden
können.
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Auf
den gewählten
Kanälen
können
unterschiedliche Einstellparameter, Modulationsverfahren, Stufigkeiten
des Modulationsverfahrens, Datenrate, Kanalcodierung und/oder Audiocodierung
gewählt
werden. Das heißt,
eine Übertragung
auf einem Kanal kann unterschiedlich zu einer Übertragung auf einem anderen
Kanal sein. Wichtig ist hierbei, dass für jeden Kanal eine optimale
Einstellung der Parameter erfolgt.
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Vorzugsweise
erfolgt die Auswahl der Kanäle
sowie die Auswahl der Übertragungsparameter durch
die Zentraleinheit 10, insbesondere durch die Linkadaptionseinheit 200 basierend
auf den Ergebnissen der ersten Analyseeinheit 110.
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Vorzugsweise
wird über
den Rückkanal
mittels der Rückkanalsendeeinheit 520 die
Zenter- bzw. Mittelfrequenz der Übertragung,
die Datenrate und die Kanalcodierung sowie das Modulationsverfahren an
die drahtlosen Mikrofoneinheiten übertragen, damit diese sich
auf diese Einstellparameter einstellen können und eine drahtlose digitale Übertragung
entsprechend durchführen
können.
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Die
erste Analyseeinheit 110 ist dazu ausgestaltet, in dem
zur Verfügung
stehenden Frequenzband die Belegung der verschiedenen Frequenzkanäle zu überprüfen. Dies
kann auch die Erfassung der Bandbreiten der verschiedenen Kanäle beinhalten.
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Die
zweite Analyseeinheit 120 ist dazu ausgestaltet, die Signale
von den jeweiligen drahtlosen Mikrofoneinheiten 400 zu
erfassen und auszuwerten. Dies kann beispielsweise eine Erfassung
der Signal-Noise-Ratio beinhalten. Ferner können weitere Parameter bzw.
Einstellungen der Audioübertragung erfasst
werden. Hierbei kann beispielsweise auch überprüft werden, ob die jeweiligen
Mikrofoneinheiten 400 sich auf die vorgegebenen Mittenfrequenzen, Modulationsverfahren,
Datenrate, Kanalcodierung, Audiocodierung oder dergleichen eingestellt
haben, welche durch die Linkadaptionseinheit 200 vorgegeben
worden sind. Somit kann eine Überprüfung der Vorgaben
erfolgen. Mittels der Abmelde- und Anmeldeframes kann eine Mikrofoneinheit
anzeigen, ob sie die angeforderten Einstellungen vorgenommen hat.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die von den drahtlosen
Mikrofoneinheiten zu übertragenden
Audiosignale auf einen Kanal oder mehrere Kanäle aufgeteilt werden. Die Übertragung über die
jeweiligen Kanäle
kann dann entsprechend von der Linkadaptionseinheit 200 gesteuert
werden, wobei die Parameter und Einstellungen der Übertragung über die
jeweiligen Kanäle an
die Gegebenheiten der jeweiligen Kanäle angepasst ist.
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Bei
der Aufteilung der Daten auf verschiedene Kanäle kann beispielsweise die
Datenrate auf den jeweiligen Kanälen
reduziert werden. Die reduzierte Datenrate hängt dann von der Anzahl der
Kanäle
ab. Alternativ dazu können
die gleichen Daten über
mehrere Kanäle übertragen
werden. In der Zentraleinheit 10 können die über die verschiedenen Datenkanäle empfangenen
Daten intelligent zusammengeführt werden.
Somit kann eine Übertragung
gesichert werden, auch wenn die jeweiligen Datenkanäle fehlerbehaftet
sind. Erst durch die intelligente Zusammenführung der über die verschiedenen Datenkanäle empfangenen
Daten kann ein fehlerfreier Datenempfang gewährleistet werden.
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Obwohl
in 1 lediglich eine Sende-/Empfangseinheit gezeigt
worden ist, können
mehrere Sende-/Empfangseinheiten 500 vorgesehen werden. Diese
Empfangseinheiten können
Teil der Zentraleinheit 10 sein oder können an die Zentraleinheit 10 angeschlossen
werden bzw. mit ihr gekoppelt sein. Beispielsweise kann für jede Sende-/Empfangseinheit ein
eigener Rückkanal
vorgesehen werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann das Durchführen
der Änderungen der Übertragungseinstellungen
und -parameter in der Mikrofoneinheit selbst durchgeführt werden.
Bei sinkender Linkqualität
kann das Mikrofon die Einstellungen und Linkparameter neu setzen
basierend auf den Ergebnissen der Monitoreinheit, welche über den Rückkanal
an das Mikrofon übertragen
werden. Dies kann dann der Empfangseinheit mitgeteilt werden, damit
diese entsprechende Einstellungen vornehmen kann.
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In
den obigen Ausführungsbeispielen
wurde auf eine Mikrofoneinheit Bezug genommen. Die obigen Ausführungsbeispiele
gelten jedoch ebenfalls für einen
Taschensender, an welchem kein Mikrofon vorhanden ist, sondern welcher
ein Audiosignal an seinem Eingang empfängt.
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Alternativ
zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
kann eine zentrale Einheit bzw. ein zentrales Gerät vorgesehen
werden, welches mit den Zentraleinheiten bzw. den Sende-/Empfangseinheiten
verbunden ist. Dieses zentrale Gerät kann die Einstellungen bzw.
Parameter der drahtlosen Audioübertragung
zentral vorgeben. Dies kann auch beispielsweise dadurch implementiert
werden, dass eine Vielzahl von Sende-/Empfangseinheiten 500 in der
zentralen Einheit vorhanden ist bzw. mit der zentralen Einheit verbunden
ist.
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Im
Gegensatz dazu kann in einem autarken Ansatz die Einstellung der Übertragungseinstellungen
und -parameter für
jede Übertragungsstrecke getrennt
erfolgen. In einem derartigen Fall kann die Mikrofoneinheit bzw.
der Taschensender selbst die Änderung
der Übertragungseinstellungen
bzw. Übertragungsparameter
für die
separate Übertragungsstrecke
durchführen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten mit der Zentraleinheit
verbunden sein und über
die Zentraleinheit gesteuert werden. Hierbei kann eine Sende-/Empfangseinheit
sowohl für
den Empfang der drahtlosen Audioübertragung
als auch für
den Rückkanal
vorgesehen werden. Vorzugsweise kann für jede Mikrofoneinheit bzw.
jeden Taschensender eine Sende-/Empfangseinheit
vorgesehen werden.