DE102011113270A1

DE102011113270A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von digitalen Radiosignalen

Info

Publication number: DE102011113270A1
Application number: DE201110113270
Authority: DE
Inventors: Javier Elenes; Brian Green; Michael R. May
Original assignee: Silicon Laboratories Inc
Current assignee: Silicon Laboratories Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: CN102447516B; US20140254729A1; CN102447516A; US9124334B2; US20120082271A1; US8774328B2; DE102011113270B4

Abstract

In einem Ausführungsbeispiel kann eine Empfängereingangsschaltung mehrere Radiofrequenzsignale (RF) empfangen und verarbeiten und herunterkonvertierte Signale ausgeben, die diesen Signalen entsprechen. Mehrere Signalprozessoren können wiederum mit diesem Eingang gekoppelt sein. Insbesondere kann ein erster Signalprozessor die herunterkonvertierten Signale empfangen und verarbeiten, um ein erstes Signal auszugeben, das aus dem Inhalt eines ersten Radiofrequenzsignals erhalten wird, und ein zweiter Signalprozessor kann die herunterkonvertierten Signale empfangen und verarbeiten, um ein zweites Signal auszugeben, das aus dem Inhalt eines zweiten Radiofrequenzsignals erhalten wird. Zusätzlich kann die Vorrichtung eine Detektionsschaltung umfassen, die mit der Empfängereingangsschaltung gekoppelt ist, um ein Vorhandensein von wenigstens dem zweiten Signal zu detektieren und den zweiten Signalprozessor in Reaktion auf das detektierte Vorhandensein freizuschalten.

Description

Hintergrund
Digitale Radios wurden eingeführt, um einen Empfang eines neuen digitalen Radiospektrums zu ermöglichen, das verbesserte Klangtreue sowie zusätzliche Merkmale bereitstellt. Momentan ist in den Vereinigten Staaten digitales Radio über den Äther erhältlich, das Seitenbänder zu einem analogen Trägersignal verwendet. Das gegenwärtige System, wie es in den Vereinigten Staaten vermarktet wird, wird als sogenanntes HD^TM-Radio bezeichnet. Mittels dieser Seitenbänder kann eine Rundfunkanstalt einen oder mehrere zusätzliche ergänzende Kanäle einem analogen Trägersignal bereitstellen.
Entsprechend können digitale oder HD^TM-Radios diese Signale empfangen und digital demodulieren, um ein Audiosignal höherer Qualität bereitzustellen, das den gleichen Inhalt umfasst wie ein analoges Radiosignal, oder um dem analogen Radiosignal einen zusätzlichen Inhalt bereitzustellen, so wie eine zusätzliche Sendung, die auf einem oder mehreren zusätzlichen Kanälen erhältlich ist.
Typischerweise wird ein digitaler Radiotuner in eine Radiolösung eingebaut, die auch einen Empfänger für ein konventionelles analoges Spektrum zum Demodulieren des analogen Trägersignals umfasst. In einem digitalen Radio zur Verwendung in einem Haus oder Auto kann die Demodulation sowohl für das analoge als auch das digitale Signal gleichzeitig laufen, da ein Energieverbrauch keine Sorgen bereitet. In einem tragbaren Gerät allerdings kann ein übermäßiger Energieverbrauch durch den digitalen Demodulator das Batterieleben negativ beeinflussen, insbesondere da ein digitales Signal nicht immer erhältlich sein könnte.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß eines Aspekts ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung gerichtet, die eine Empfängereingangsschaltung zum Empfangen und Verarbeiten mehrerer Radiofrequenzsignale und zum Ausgeben herunterkonvertierter Signale, die diesen Signalen entsprechen, einen ersten Signalprozessor, der mit der Empfängereingangsschaltung gekoppelt ist, um die herunterkonvertierten Signale zu empfangen und zu verarbeiten, um ein erstes Signal auszugeben, das von dem Inhalt eines ersten Radiofrequenzsignals erhalten wird, und einen zweiten Signalprozessor aufweist, der mit der Empfängereingangsschaltung gekoppelt ist, um das herunterkonvertierte Signal zu empfangen und zu verarbeiten, um ein zweites Signal auszugeben, das aus dem Inhalt eines zweiten Radiofrequenzsignals erhalten wird. Zusätzlich kann die Vorrichtung eine Detektionsschaltung umfassen, die mit der Empfängereingangsschaltung gekoppelt ist, um ein Vorhandensein von wenigstens dem zweiten Signal zu detektieren und um den zweiten Signalprozessor in Reaktion auf das detektierte Vorhandensein freizuschalten. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Detektionsschaltung eine Rekonfiguration der Empfängereingangsschaltung in Reaktion auf die Detektion bewirken. In einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung ein einzelner Radiotuner, der auf einem einzelnen Halbleiterchip enthalten und der einen Schmalbandempfänger umfassen kann.
Noch ein weiterer Aspekt ist darauf gerichtet, dass die Vorrichtung einen Filter zum Empfangen eines bandbeschränkten Signals umfasst, das von einem Radiosignal herunterkonvertiert ist, und zum Filtern des bandbeschränkten Signals gemäß einer Pulsformungsfunktion, die zum Codieren des Radiosignals verwendet wird. Die Vorrichtung kann des Weiteren einen Peakdetektor umfassen, um Peaks in der Filterausgabe zu detektieren, und einen Controller, um ein Vorhandensein eines gültigen Signals in dem Radiosignal zu detektieren, was wenigstens zum Teil auf den detektierten Peaks basiert. In einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung in einem digitalen Signalprozessor eines Radioempfängers implementiert sein und der digitale Signalprozessor kann basierend auf dem detektierten Vorhandensein einen digitalen Radiodemodulator freischalten, der mit dem digitalen Signalprozessor gekoppelt ist, um eine digitale Demodulation auf dem Signal durchzuführen.
Ein noch weiterer Aspekt ist auf ein Verfahren gerichtet, das ein Anlegen eines eingehenden bandbeschränkten Signals an einen Filter, der auf eine Pulsformungsfunktion abgestimmt ist, ein Detektieren eines oder mehrerer Peaks in der Filterausgabe, die in einem Abtastfenster auftreten, und ein Bestimmen eines Vorhandenseins eines gültigen digitalen Signals in dem Radiosignal, das wenigstens zum Teil auf dem einen oder den mehreren detektierten Peaks basiert, umfasst. Dieses Detektionsverfahren kann zum Detektieren des Vorhandenseins verwendet werden, während ein Demodulator, der zum Demodulieren des digitalen Signals verwendet wird, ausgeschaltet ist.
Ein noch weiterer Aspekt ist auf ein System gerichtet, das einen analogen Eingang zum Empfangen und Herunterkonvertieren eines Radiofrequenzsignals auf ein zweites Frequenzsignal und einen digitalen Signalprozessor aufweist, der mit dem analogen Eingang gekoppelt ist, um das zweite Frequenzsignal zu empfangen und zu bestimmen, ob in dem Radiofrequenzsignal ein gültiger Kanal vorhanden ist, während ein Demodulator abgeschaltet ist. Der Demodulator wiederum kann das zweite Frequenzsignal empfangen und demodulieren, wobei der Demodulator in Reaktion auf die Bestimmung eines Vorhandenseins des gültigen Kanals in dem digitalen Signalprozessor freigeschaltet ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1A ist ein Blockdiagramm eines Radioempfängers in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1B ist ein Blockdiagramm eines Radioempfängers in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm weiterer Details eines Empfängers in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines digitalen Signalprozessors (DSP) in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Blockdiagramm einer Mischerschaltung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt einen Teil eines Radiospektrums, das digitalen Inhalt umfasst.
6A ist eine graphische Darstellung einer Pulsformungsfunktion, die zum Erzeugen eines digitalen Radiosignals zur Übertragung von einem Transmitter verwendet wird.
6B ist eine graphische Darstellung einer Leistung einer angepassten Filterausgabe, die eine Leistungshüllkurve eines empfangenen digitalen Radiosignals darstellt.
6C ist eine graphische Darstellung einer Leistung einer anderen abgestimmten Filterausgabe, die eine Leistungshüllkurve eines empfangenen digitalen Radiosignals darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren eines digitalen Radiosignals in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm einer Detektionsschaltung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Blockdiagramm eines Systems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Radiotuner so konfiguriert werden, dass er mehrere eingehende Radiofrequenzsignale (RF) empfängt. Das heißt, ein einzelner Tuner, der einen einzelnen Herunterkonvertierer so wie ein Mischer aufweist, kann in einigen Fällen gleichzeitig mehrere Radiofrequenzsignale empfangen und verarbeiten. Beispielsweise können diese Radiofrequenzsignale analog und digital codierte Signale sein. Zu diesem Zweck kann ein Empfänger mehrere Signalverarbeitungspfade umfassen, wobei jeder eine Schaltung zum Verarbeiten wenigstens eines Typs von herunterkonvertierten Signalen umfasst, die von einem Empfängereingang erhalten werden. Des Weiteren können einer oder mehrere dieser Signalpfade zum Bereitstellen verbesserter Leistungsfähigkeit bei reduziertem Energieverbrauch so gesteuert werden, dass sie basierend auf der Detektion eines entsprechenden Signals, das in dem Pfad verarbeitet werden soll, freigeschaltet/ausgeschaltet sind. Somit kann ein Signaldetektor, so wie ein Leistungshüllkurvendetektor oder ein anderer solcher Detektor verwendet werden, um das Vorhandensein eines gültigen Signals in einem empfangenen Radiofrequenzspektrum zu detektieren und um den Betrieb eines entsprechenden Signalprozessors freizuschalten, sowie möglicherweise eine Konfiguration des Empfängereingangs zu steuern.
Jetzt Bezug nehmend auf 1A wird ein Blockdiagramm eines Systems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 1A gezeigt, kann ein System 10 ein Radioempfänger sein, der Teil eines Audiosystems ist. So ein System kann verschiedene Formen annehmen, einschließlich Heimsystemen, tragbaren Systemen, Automobilsystemen usw.
Wie in dem Ausführungsbeispiel von 1A zu sehen, kann das System 10 eine Antenne 20 umfassen, die mit einer Eingangsschaltung 30 gekoppelt ist. Die Antenne 20 kann zum Empfangen verschiedener Typen von eingehenden Radiofrequenzsignalen konfiguriert sein, umfassend, zum Beispiel konventionelle Rundfunksignale, so wie AM- oder FM-Rundfunksignale, Seitenbänder zu solchen Signalen, die den gleichen oder einen anderen Inhalt umfassen können, zum Beispiel gemäß eines digitalen Modulationsschemas moduliert, andere terrestrische Signale, Satellitensignale oder so weiter. In einem bestimmten Beispiel kann ein erstes Radiofrequenzsignal einem analogen Signal einer konventionellen Rundfunkradiostation entsprechen und das zweite Radiofrequenzsignal kann einem digitalen Signal desselben Radiorundfunks entsprechen. Allerdings können diese beiden Radiofrequenzsignale, die zueinander in einer relativ nahen Bandbreite liegen, im Wesentlichen den gleichen Inhalt oder die gleiche Information umfassen, aber gemäß verschiedener Modulationsschemata moduliert sein (zum Beispiel ist das analoge Signal gemäß eines FM-Schemas moduliert, während das digitale Signal gemäß zum Beispiel eines orthogonalen Frequenzmultiplexschemas (OFDM) moduliert ist).
Die Eingangsschaltung 30 kann in einigen Ausführungsbeispielen einen einzelnen Mischer umfassen, um das eingehende Radiofrequenzsignal auf eine niedrigere Frequenz zu konvertieren. Während der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist, kann das Herunterkonvertieren auf ein Mittelfrequenzsignal (IF) ein Niedermittelfrequenzsignal oder auf Basisbandsignale abhängig von einer gewünschten Implementierung erfolgen. Die Eingangsschaltung 30 kann weitere Komponenten umfassen, so wie Verstärkungssteuerungseinheiten, Filter usw. um somit die eingehenden Signale in eine Form zu verarbeiten, die durch die nachgelagerte Schaltung verarbeitet werden kann. Wie weiter in 1A gezeigt, kann die Radiofrequenzeingangsschaltung 30 mit mehreren Signalverarbeitungsschaltungen gekoppelt sein. In vielen Ausführungsbeispielen kann der Empfänger als Schmalbandempfänger konfiguriert sein.
In dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel werden zwei solche Signalprozessoren gezeigt, nämlich eine erste Signalverarbeitungsschaltung 35 und eine zweite Signalverarbeitungsschaltung 45. Allerdings versteht sich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist und in anderen Implementierungen zusätzliche Verarbeitungspfade vorhanden sein können. In einigen Implementierungen können die Signale, die durch die Radiofrequenzeingangsschaltung 30 ausgegeben werden, digitalisierte Signale sein, die bandbeschränkten Signalen entsprechen. Bandbeschränkt bedeutet, dass diese Signale so verarbeitet worden sind, dass ein Signal verwirklicht wird, das eine schmalere Bandbreite aufweist als ein eingehendes Signal. Beispielsweise können die bandbeschränkten Signale in einem oder mehreren Filtern des Empfängereingangs so gefiltert werden, dass sie ein bandbeschränktes Signal bereitstellen. In einigen Ausführungsbeispielen können die bandbeschränkten Signale eine Bandbreite von weniger als ungefähr 20% einer Mittelfrequenz des empfangenen Radiofrequenzsignals aufweisen. Die bandbeschränkten Signale können in den entsprechenden Signalverarbeitungsschaltungen so verarbeitet werden, dass somit ein Kanalsignal erhalten wird, das einem demodulierten Audiosignal in einigen Ausführungsbeispielen entsprechen kann.
Wie weiter in 1A zu sehen, stellt die Radiofrequenzeingangsschaltung 30 des Weiteren ihre Ausgabe einer Signaldetektorschaltung 55 bereit. Die Signaldetektorschaltung 55 kann so konfiguriert sein, dass sie ein Vorhandensein von gültigen Signalen in dem empfangenen Radiofrequenzspektrum detektiert. Insbesondere kann der Signaldetektor 55 so konfiguriert sein, dass er das Vorhandensein von einem oder mehreren Typen von eingehenden Signalen detektiert, zum Beispiel des ersten oder des zweiten Signals, das in den entsprechenden Signalprozessoren verarbeitet worden ist. Auch wenn der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist, kann in einigen Implementierungen der Signaldetektor 55 als Leistungshüllkurvendetektor konfiguriert sein, auch wenn andere Implementierungen möglich sind, so wie ein RMS-Detektor, eine Kreuzkorrelation mit einer bekannten Sequenz, oder eine Autokorrelationsfunktion.
Da in einigen Fällen die gewünschten Signale nicht in einem bestimmten Gebiet vorhanden sein könnten, in dem der Tuner arbeitet, könnte der Signaldetektor 55 nur dann ein Freischalten von zum Beispiel dem zweiten Signalprozessor 45 bewirken, wenn ein gültiges Signal detektiert wird, das in dem Prozessor verarbeitet werden soll. Andernfalls kann der Signalprozessor 45 zur Reduktion des Energieverbrauchs ausgeschaltet werden. Eine ähnliche Steuerung kann für die erste Signalverarbeitungsschaltung 35 vorgesehen werden. Des Weiteren können verschiedene Steuerungssignale basierend auf dem Typ der detektierten Signale in dem Signaldetektor 55 sowohl der Eingangsschaltung 30 als auch den Signalprozessoren bereitgestellt werden, um sie basierend auf dem Typ der detektierten Signale zum Betrieb zu konfigurieren.
In vielen Implementierungen können wenigstens einige der Signale, die in dem ersten und dem zweiten Signalprozessor verarbeitet werden, im Wesentlichen den gleichen Inhalt aufweisen, zum Beispiel analoge und digitale Versionen eines Radiorundfunksignals. Entsprechend kann ein Kombinierer 65 zum Kombinieren der Ausgaben der zwei Signalprozessoren bereitgestellt werden, da wenigstens das digitale Signal zu bestimmten Zeiten gültig oder ungültig sein kann. Allerdings versteht sich, dass die Funktionen, die in dem Kombinierer 65 durchgeführt werden, einfach das Weitergeben des einen oder des anderen Signals sein kann, oder ein lineares Kombinieren der beiden, wenn ein gültiges, zum Beispiel digitales, Radiosignal detektiert oder abgewiesen wird, um sanfte Übergänge zwischen der digitalen und der analogen Signalausgabe bereitzustellen. Auch wenn sie mit dieser bestimmten Implementation in dem Ausführungsbeispiel von 1A gezeigt wird, versteht sich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Beispielsweise können Ausführungsbeispiele verwendet werden, die eine effiziente Detektion des Vorhandenseins eines digitalen Radiosignals bereitstellen, ohne die Notwendigkeit, einen Demodulator mit Energie zu versorgen, der die Demodulation des digitalen Radiosignals durchführt. Wie hierin verwendet, werden die Begriffe ”digitales Radio” und ”HD^TM-Radio” auswechselbar verwendet und sollen einer Radiokommunikation entsprechen, die digital erfolgt, zum Beispiel als ein oder mehrere Seitenbandkanäle zu einem analogen Hauptsignalkanal. Solche Kommunikationen können verschiedenen Standards entsprechen, so wie National Radio System Committee (NRSC-5C), Digital Audio Broadcasting, Digital Radio Mondial oder anderen Standards. Diese digitale Kommunikation ist auch als In-Band-On-Channel-Broadcasting (IBOC) bekannt. Unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung können wesentliche Energiereduktionen realisiert werden, was besonders für ein System, das mit Batterieenergie arbeitet, wie zum Beispiel ein tragbares Gerät, geeignet ist. Indem des weiteren HD^TM-Radiodetektion in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, kann die Detektionszeit wesentlich geringer sein als eine entsprechende Detektionszeit, die durch den HD^TM-Demodulator selbst durchgeführt wird.
Wie oben diskutiert, kann HD^TM-Inhalt einem analogen Trägersignal als Seitenbänder bereitgestellt werden. In gegenwärtigen Digitalradiosystemen können die Seitenbänder mehrere Subträger umfassen, die gemäß eines orthogonalen Frequenzmultiplexschemas (OFDM) moduliert werden, in dem ein oder mehrere Kanäle mit digitalem Inhalt in Seitenbändern neben und an beiden Seiten eines analogen Radiosignals bereitgestellt werden.
Derzeit übertragen viele Rundfunkanstalten ein gebündeltes Signal, das sowohl eine analoge als auch eine digitale Information umfasst. Die analoge Information ist ein gewöhnlicher Radiokanal und kann eine einseitige Bandbreite von etwa 100 Kilohertz (kHz) aufweisen, die um eine Trägerfrequenz an einem Mittelpunkt eines Kanalspektrums zentriert ist, das etwa 200 kHz breit ist. Zusätzlich können ein oder mehrere digitale Kanäle in den Seitenbändern zu diesem Hauptsignalkanal codiert sein. Da diese Information in digitaler Form vorliegt, können verschiedene andere Informationen zusätzlich zu der Audioinformation vorhanden sein, so wie Textdaten, zum Beispiel Liedtitel, Stationsinformation, Nachrichten usw. Auch können die digitalen Radiokanäle einen Klang höherer Qualität aufweisen als der analoge Kanal.
Aufgrund des Vorhandenseins sowohl analoger als auch digitaler Kanäle, die die gleiche Information umfassen können, unterstützen viele Empfänger einen sogenannten Hybridmodus, in welchem ein vorhandener analoger Empfang verbessert werden kann, wenn ein entsprechender digitaler Kanal erhältlich ist. Zusätzlich zu einem digitalen Kanal, der gleichzeitig mit dem analogen Kanal übertragen wird, stellen einige Rundfunkanstalten einen oder mehrere zusätzliche digitale Kanäle oder Subkanäle von ergänzender Art bereit, so wie eine Nur-Musik-, -Wortbeitrag-, -Nachrichten-, -Sport- oder eine andere Sendung. Somit können mehrere digitale Kanäle in den Seitenbändern vorhanden sein. Des Weiteren ist es möglich, dass einige Rundfunkanstalten eine vollständig digitale Übertragung bieten, in welcher ein gesamter Radiokanal einer digitalen Information gewidmet ist, so dass verbesserte Dienste, wie etwa eine gesteigerte Datenkapazität, Surroundsound oder andere Multicastlösungen über diese Bandbreite verfügbar gemacht werden können, die ansonsten für einen analogen Kanal verwendet werden kann. Ausführungsbeispiele können eine Detektion von gültigen digitalen Signalen in irgendeiner dieser verschiedenen Umgebungen vorsehen.
Bezugnehmend auf 1B wird ein Blockdiagramm eines Radioempfängers in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 1B gezeigt, kann ein Radioempfänger 10a auf einem einzigen Halbleiterchip integriert sein, zum Beispiel gemäß eines „Complementary Metal Oxide Semiconductor”-Verfahrens (CMOS). Dieser Mischsignalempfänger umfasst sowohl einen analogen Eingang als auch einen digitalen Bereich, der viel von der Signalverarbeitung digital durchführen kann, was Flächen- und Energieverbrauch reduziert und einer Programmierbarkeit sehr hilft, so wie zusätzliche Merkmale bereitstellen kann.
Wie in 1B zu sehen, kann der Empfänger 10a mit einer Antenne 20 gekoppelt sein, die ein eingehendes Radiofrequenzsignal (RF) empfängt und das Signal einem Radiofrequenzeingang 30 bereitstellt. Wie weiter unten diskutiert, können in Ausführungsbeispielen verschiedene Schaltungen einschließlich Verstärkern, Mischern, Filter usw. in dem Radiofrequenzeingang vorhanden sein. In dem Ausführungsbeispiel, das in 1B gezeigt wird, kann der Radiofrequenzeingang 30 eine Niedrigmittelfrequenzarchitektur (IF) aufweisen, in der die Ausgabe des Radiofrequenzeingangs bei einer niedrigen Mittelfrequenz stattfindet.
Wie des Weiteren in 1B zu sehen, werden die niedrigen Mittelfrequenzsignale einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 40 bereitgestellt, der in einem Ausführungsbeispiel ein 1-Bit-Delta-Sigma-Wandler sein kann, auch wenn der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist. Der Analog-Digital-Wandler 40 kann bei sehr hohen Geschwindigkeiten arbeiten, um eine digitale Ausgabe bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass, während er mit diesen beschränkten Komponenten in dem Ausführungsbeispiel von 1B gezeigt wird, es sich versteht, dass ein analoger Eingang eines Empfängers eine zusätzliche Schaltung umfassen kann.
Wie des Weiteren in 1B zu sehen, können die digitalisierten Signale vom Analog-Digital-Wandler 40 einem digitalen Signalprozessoreingang 50 (DSP) bereitgestellt werden, der verschiedene digitale Verarbeitungsschritte auf den eingehenden digitalisierten Signalen durchführen kann. Beispielsweise kann der digitale Signalprozessoreingang 50 eine Kanalisierung durchführen, zum Beispiel über einen CIC-Dezimator. In einigen Ausführungsbeispielen können andere Verarbeitungsschritte in diesem digitalen Signalprozessoreingang durchgeführt werden, so wie eine Bildannullierung usw.
Des Weiteren versteht sich, dass die Dezimierung und/oder Filterung, die im digitalen Signalprozessoreingang 50 durchgeführt wird, in verschiedenen Ausführungsbeispielen variieren kann. Zum Beispiel kann der digitale Signalprozessoreingang 50 bandbeschränkte komplexe Signale ausgeben, d. h. sogenannte phasengleiche (I) und Quadratur-Signale (Q), auch wenn in anderen Ausführungsbeispielen die bandbeschränkten Signale nicht komplex sein müssen.
Des Weiteren, da eine Verarbeitung sowohl für ein analoges Signal als auch für digitale Signale, die in Seitenbändern zu dem analogen Kanal vorhanden sind, stattfinden kann, können die bandbeschränkten Signale einem digitalen Signalprozessor 60 bei verschiedenen Abtastraten bereitgestellt werden. Beispielsweise können die bandbeschränkten Signale auf eine relativ geringe Geschwindigkeit dezimiert werden (z. B. 400 Kiloabtastungen pro Sekunde (kS/s)) für analoge Verarbeitungszwecke, während zum Verarbeiten der digitalen Information, die in den Seitenbändern vorhanden ist, die Dezimierung zu einer relativ hohen Signalübertragungsgeschwindigkeit führen kann (z. B. 3 Megaabtastungen pro Sekunde (MS/s)).
Zu beachten ist, dass, während der digitale Signalprozessoreingang 50 und der digitale Signalprozessor 60 als getrennte Blöcke in dem Ausführungsbeispiel von 1B gezeigt werden, sich versteht, dass in vielen tatsächlichen Implementierungen beide Blöcke zusammen mit allen anderen Blöcken, die in 1B gezeigt werden, auf einem einzigen Halbleiterchip vorhanden sein können und in 1B zur einfachen Diskussion als getrennte Blöcke gezeigt werden.
Wie weiter unten beschrieben, kann verschiedentliche Verarbeitung in dem digitalen Signalprozessor 60 durchgeführt werden, sowohl auf der analogen Signalinformation als auch auf der digitalen Signalinformation. Insbesondere kann die analoge Signalinformation in einem Demodulationsbereich des digitalen Signalprozessors 60 demoduliert werden, der digital das eingehende bandbeschränkte Signal entsprechend dem analogen Signalkanal demoduliert. Es versteht sich, dass während dies eine digitale Demodulation ist, die bandbeschränkten Signale, die demoduliert werden, analog sind; dies ist im Gegensatz zu der digitalen Demodulation, die auf digitalen Radiosignalen durchgeführt wird, da die originalübertragene Signalinformation aus einer digitalen Quelle stammt. Die demodulierten Signale, die dem analogen Radiokanal entsprechen, können einer Mischschaltung des digitalen Signalprozessors 60 bereitgestellt werden, wo, wie weiter unten diskutiert, das demodulierte analoge Signal mit einem entsprechenden demodulierten HD^TM-Signal gemischt werden kann, Wie weiter diskutiert wird, kann der digitale Signalprozessor 60 verschiedene Signalverarbeitungen auf der digitalen Signalinformation durchführen, einschließlich verschiedener Filterungen so wie Verarbeitung zum Durchführen einer Detektion, ob ein gültiges HD^TM-Signal vorhanden ist.
Wie des Weiteren in 1B zu sehen, kann die verarbeitete digitale Signalinformation einem HD^TM-Demodulator 70 bereitgestellt werden, der digitale Demodulation dieser digitalen Information durchführen kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann der HD^TM-Demodulator 70 ein lizensierter Block eines dritten sein. Es ist zu beachten, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein großer Anteil der gesamten Chipfläche und eines Energieverbrauchs ein Ergebnis dieser HD^TM-Demodulation sein kann. Entsprechend können Ausführungsbeispiele Schaltungen in dem digitalen Signalprozessor 60 verwenden, um eine HD^TM-Detektion durchzuführen, um die Notwendigkeit des Bereitstellens oder Erhaltens von Energie für den HD^TM-Demodulator 70 in der Abwesenheit einer Detektion einer gültigen digitalen Kanalinformation zu vermeiden.
Wie des Weiteren in 1B gezeigt, kann der HD^TM-Demodulator 70 ein demoduliertes HD^TM-Signal ausgeben, zum Beispiel gemäß eines I²S-Protokolls. Wie zu sehen, wird dieses Signal zu dem digitalen Signalprozessor 60 rückgekoppelt, wo es auch der Mischschaltung bereitgestellt werden kann, die oben zum Mischen mit dem entsprechenden analogen Signal diskutiert wurde. Das heißt, wo das gewählte digitale Signal das gleiche ist wie der gewählte analoge Kanal, kann Mischen stattfinden, um Situationen zu lösen, in denen der digitale Kanal zeitweise verloren ist. Nach dem Mischen und jeder anderen Verarbeitung so wie einer Abtastratenumwandlung, wird ein digitales Audiosignal, das den gewählten Kanal darstellt, von dem digitalen Signalprozessor 60 ausgegeben, zum Beispiel wieder gemäß eines I²S-Protokolls. Hier kann das digitale Audiosignal verschiedenen Zielen bereitgestellt werden, so wie einem Audioprozessor, der in einigen Ausführungsbeispielen auf einem anderen Halbleiterchip sein kann. Während sie mit dieser bestimmten Implementierung in dem Ausführungsbeispiel von 1B gezeigt wird, versteht sich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Ausführungsbeispiele können in vielen verschiedenen Typen von Systemen implementiert sein. Beispielsweise kann HD^TM-Detektion in verschiedenen Typen von Radios eingebaut werden, so wie als selbständiger AM/FM-Empfänger oder Mehrbandempfänger, so wie ein FM/AM/WB-Empfänger. Jetzt Bezug nehmend auf 2 wird ein Blockdiagramm eines Empfängers in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, das einige Details des analogen Eingangsabschnitts zeigt. Wie in 2 gezeigt, kann der Empfänger 100 eine Niedrigmittelfrequenzempfängerarchitektur aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel von 2 ist der Empfänger 100 zum Empfangen eines Radiofrequenzsignals über eine Antenne 120 gekoppelt, die wiederum mit einem rauscharmen Verstärker (LNA) 125 gekoppelt ist. Das Radiofrequenzsignal wiederum kann den Mischern 130a und 130b bereitgestellt werden. Wie in 1B zu sehen, kann der Empfänger eine komplexe Signalarchitektur aufweisen, die getrennte IQ-Phasen aufweist, so dass getrennte Pfade für I und Q Phasen bereitgestellt werden. Dies wird durch die Mischer 130 verwirklicht, von denen jeder das empfangene Radiofrequenzsignal mit einer lokalen Oszillatorfrequenz (LO) bei unterschiedlichen Phasen mischt, nämlich um 90° getrennt. In dem Ausführungsbeispiel von 2 können die Mischer 130 das eingehende Signal mit einer lokalen Oszillatorfrequenz mischen, um ein Mittelfrequenzsignal zu erzeugen.
Eine unterschiedliche analoge Verarbeitung kann dann auf den Mittelfrequenzsignalen durchgeführt werden. Insbesondere kann jeder der I und Q Pfade einen ersten Tiefpassfilter (LPF) 135, einen programmierbaren Verstärker (PGA) 140 und einen zweiten Tiefpassfilter (LPF) 145 umfassen. Wie weiter unten diskutiert, kann die Bandbreite dieser Filter darauf basierend gewählt werden, ob ein gültiges HD^TM-Signal detektiert worden ist. Beispielsweise kann ohne ein HD^TM-Signal eine relativ schmale Bandbreite, zum Beispiel etwa 200 kHz (für FM-Funktionen), gesetzt werden, während wenn ein gültiges HD^TM-Signal detektiert wird, die Bandbreite breiter sein kann (zum Beispiel etwa 400 bis 500 kHz). Grundsätzlich tritt größerer Energieverbrauch auch in dem analogen Eingang für eine HD^TM-Funktion auf. Das resultierende Signal wird dann einem Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 150 bereitgestellt, der das analoge Mittelfrequenzsignal in ein digitales I- und ein digitales Q-Signal umsetzt, die dann dem digitalen Teil des Empfängers bereitgestellt werden können. Es ist zu beachten, dass während der Empfänger 100 in vielen Implementierungen als einzelne integrierte Schaltung konfiguriert sein kann, zum Beispiel eine CMOS-Vorrichtung, die auf einem einzelnen Halbleiterchip konfiguriert ist, der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist.
Die digitale Information kann einem digitalen Teil des Empfängers bereitgestellt werden, der einen digitalen Eingang 160 umfassen kann, der eine unterschiedliche digitale Verarbeitung durchführen kann, um die Signale zur Demodulation in einem digitalen Signalprozessor (DSP) 170 vorzubereiten, der dann die Signale demoduliert und einem gewünschten Ort demodulierte Daten bereitstellt. Wie in 2 zu sehen, kann der digitale Eingang 160 programmierbare Dezimatoren 165 umfassen, um eine Abtastrate der digitalen Signale zu steuern. Es ist zu beachten, dass das programmierbare Dezimierungsverhältnis N so gesteuert werden kann, dass verschiedene Abtastraten bewältigt werden, zum Beispiel HD^TM (744 Kiloabtastungen pro Sekunde (kS/s)), FM (372 kS/s), WBRX 93 (kS/s), AM (46 kS/s).
Während sie als eine einzelne Struktur gezeigt ist, versteht sich, dass in einigen Implementierungen ein Teil einer solchen Dezimierung in fester digitaler Hardware durchgeführt werden kann, während eine zusätzliche Dezimierung unter Verwendung einer programmierbaren Logik durchgeführt werden kann. Zusätzlich kann der Eingang 160 in dem Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt wird, des Weiteren eine Bild-Zurückweisungs-/-Kalibrierungsschaltung 168 umfassen, um eine Bild-Zurückweisung zu verarbeiten und Abtastungen in einer gewünschten Rate zu erzeugen und um danach digitale Abtastungen dem digitalen Signalprozessor 170 bereitzustellen. Während sie mit dieser bestimmten Implementierung in dem Ausführungsbeispiel von 2 gezeigt wird, ist der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt.
Jetzt bezugnehmend auf 3 wird ein Blockdiagramm eines Teils eines digitalen Signalprozessors in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 3 gezeigt, kann ein digitaler Signalprozessor 200 dem Teil des digitalen Signalprozessors entsprechen, der bei Block 60 in 1B gezeigt wird. Wie zuerst in 3 zu sehen, werden eingehende bandbeschränkte Signale dem digitalen Signalprozessorteil bereitgestellt. Während diese Signale bei mehreren Abtastraten bereitgestellt werden können, zum Beispiel bei einer niedrigen Abtastrate und einer hohen Abtastrate, wird zur leichteren Diskussion nur ein einzelner Pfad diskutiert. Wie zu sehen, können die eingehenden Signale einem analogen Verarbeitungspfad des digitalen Signalprozessors bereitgestellt werden. Zu beachten ist, dass, während der Begriff ”analog” hierin verwendet wird, sich versteht, dass an diesem Punkt des Signalverarbeitungspfads diese Signale in digitaler Form vorliegen und, wie hierin verwendet, der Begriff ”analoger Pfad” einfach verwendet wird, um anzuzeigen, dass der Verarbeitungspfad für Informationen ist, die in dem analogen Signalkanal vorhanden sind, d. h. in dem Hauptsignalkanal.
Weiterhin mit Bezug auf 3 kann ein analoger FM-Demodulator 240 zum Durchführen von Demodulation des konventionellen analogen FM-Signals bereitgestellt werden. Das resultierende demodulierte Signal (das in digitaler Audioform vorliegt) kann einer Mischschaltung 250 bereitgestellt werden, die weiter unten diskutiert wird. Es versteht sich auch, dass während die hierin beschriebenen Implementierungen für FM-Radios vorgesehen sind, Ausführungsbeispiele gleichermaßen auf andere Radiobänder anwendbar sind, z. B. AM, WB oder weitere.
Es ist auch zu beachten, dass die eingehenden Signale einem Bandwahlfilter 220 bereitgestellt werden können. Im Allgemeinen filtert der Bandwahlfilter 220 die analoge Signalkanalinformation heraus, so dass nur die gewünschte Seitenbandinformation verbleibt. Die gefilterte Ausgabe kann dem HD^TM-Demodulator zum Demodulieren dieser digitalen Information bereitgestellt werden. Des Weiteren wird das gefilterte Signal einem HD^TM-Detektor 230 bereitgestellt. Wie oben diskutiert, kann dieser Detektor in dem digitalen Signalprozessor arbeiten, was einen effizienten Energieverbrauch sowie eine effiziente Detektionsgeschwindigkeit bereitstellt. Der digitale Signalprozessor kann in einigen Ausführungsbeispielen einen Artikel in der Form eines computerlesbaren Mediums umfassen, auf das Anweisungen geschrieben sind, oder damit verbunden sein. Diese Anweisungen können dem digitalen Signalprozessor oder einem anderen programmierbaren Prozessor gestatten, eine digitale Radiodetektion und eine andere Verarbeitung, wie hierin beschrieben, durchzuführen.
Mit Bezug auf die Mischschaltung 250 empfängt sie zusätzlich zum Empfangen des konventionellen demodulierten analogen Signals des Weiteren das demodulierte HD^TM-Signal. Die Mischschaltung 250 kann so gesteuert werden, dass das HD^TM-Audiosignal durchgelassen wird, wenn es verfügbar ist, und wenn es nicht verfügbar ist, dass das analoge Audiosignal durchgelassen wird. Des Weiteren, während eines Übergangs zwischen den beiden Bereichen mischt die Mischschaltung 250 die beiden Signale zum Bereitstellen eines sanften Übergangs zwischen den beiden Bereichen, was durchgehenden Radioempfang gestattet, so dass der Übergang zwischen den beiden Bereichen von einem Anwender nicht bemerkt wird, Während sie mit dieser bestimmten Implementierung in dem Ausführungsbeispiel von 3 gezeigt wird, versteht sich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist.
Jetzt bezugnehmend auf 4 wird ein Blockdiagramm gezeigt, das weitere Details einer Mischschaltung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Mischschaltung 250 einen Überblender 254, der das demodulierte analoge Signal sowie das demodulierte HD^TM-Signal empfängt. Es ist zu beachten, dass das HD^TM-Signal einen Abtastratenumsetzer (SRC) 252 passiert, bevor es dem Überblender 254 bereitgestellt wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen steuert ein Mischsteuersignal, das von dem HD^TM-Demodulator empfangen werden kann, eine Auswahl bezüglich welches Signal durchgelassen wird, sowie um Mischen während eines Übergangs zu implementieren. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann dieses Mischsteuersignal selbst digital sein, mit einem logischen Low-Wert, der bedeutet, dass ein analoges Signal durchgelassen werden soll, während ein logischer High-Wert bedeutet, dass das HD^TM-Signal durchgelassen werden soll. Des Weiteren kann auf einem Übergang zwischen Low zu High oder umgekehrt der Überblender 254 die beiden Signale mischen, zum Beispiel gemäß einer linearen Funktion. Die Ausgabe des Überblenders 254 kann einer anderen Abtastratenschaltung (SRC) 256 bereitgestellt werden, die das digitalisierte Signal auf eine gewünschten Rate neu abtastet, zum Beispiel einer Rate eines nachgelagerten Audioprozessors. Wie zu sehen, kann diese Ausgabe über eine I²S-Verbindung an so einen Audioprozessor oder an einen anderen Ort übertragen werden. Während sie mit dieser bestimmten Implementierung in dem Ausführungsbeispiel von 4 gezeigt wird, versteht sich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist.
Um ein Verständnis dahingehend zu unterstützen, wie eine Detektion eines HD^TM-Signals in verschiedenen Ausführungsbeispielen stattfindet, ist es lehrreich, das Radiospektrum bezüglich eines HD^TM-Signals zu prüfen. Jetzt bezugnehmend auf 5 wird ein Teil eines Radiospektrums gezeigt, das HD^TM-Inhalt umfasst. Wie in 5 zu sehen, umfasst ein Radiosignal 300 einen analogen Signalkanal 310, der um eine Trägerfrequenz f_C zentriert ist. In dem Zusammenhang des FM-Bandes kann das Kanalzentrum sich bei einer Frequenz irgendeiner Radiostation befinden, zum Beispiel 93,3 MHz. Unmittelbar benachbart zu dem analogen Signalkanal 310 und durch ein Schutzband (das 30 kHz betragen kann) getrennt ist ein Paar von Seitenbändern 320A und 320B. Jedes der Seitenbänder kann gemäß eines OFDM-Schemas moduliert sein, eher als eine FM-Modulation (oder eine andere), die zum Modulieren des analogen Hauptsignalkanals 310 verwendet wird.
Jedes der Seitenbänder kann ungefähr 70 bis 100 kHz breit sein, so dass sie die gesamte Bandbreite des kombinierten analogen und digitalen Kanals auf etwa 400 kHz erweitern. Innerhalb der Seitenbänder können mehrere einzelne Subträger vorhanden sein. Es ist allerdings zu beachten, dass diese OFDM-Seitenbänder eine viel niedrigere Leistung aufweisen als die Hauptsignalkanäle. Typischerweise können diese Seitenbänder bei einem Leistungsniveau von etwa –23 dBc unter dem Hauptsignalkanal liegen. Um für einen gültigen HD^TM-Empfang zu sorgen, sollte ein Kanal-zu-Rauschverhältnis (CNR) für den digitalen Kanal von ungefähr 3 dB vorhanden sein. Wenn nicht, kann es schwierig sein für den HD^TM-Empfang, die -Verarbeitung und die -Ausgabe zu sorgen. Durch die Anwendung eines Detektors in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, kann das Vorhandensein des HD^TM-Signals detektiert werden, ohne dass ein HD^TM-Demodulator laufen muss oder eingeschaltet werden muss.
Wie eben diskutiert, werden zur HD^TM-Radiokommunikation OFDM-Symbole verwendet. Diese Symbole werden im Zeitbereich durch eine Pulsformungsfunktion gewichtet. Allgemein betreibt eine Rundfunksendestation einen Transmitter, der einen eingehenden Bitstrom aufnimmt und moduliert, zum Beispiel gemäß eines Quadraturphasenumtastung-Modulationsschemas (QPSK), das eine inverse schnelle Fouriertransformation (IFFT) verwendet, so dass mehrere einzelne Subträger zusammengefasst werden, um ein OFDM-Symbol zu bilden.
Jetzt bezugnehmend auf 6A wird ein graphische Darstellung einer Pulsformungsfunktion gezeigt, die von einem Transmitter verwendet wird, um OFDM-Symbole zur Übertragung zu erzeugen, zum Beispiel über eine Radiosendung. Wie zu sehen, bleibt das Signal nach einem relativ scharfen Anstieg bei einem konstanten Wert ungleich Null bis zu einem Ende der Periode, an welchem Zeitpunkt es relativ scharf zurück auf einen Nullwert fällt. Die Leistungshüllkurve des OFDM-Signals ist somit durch eine Funktion H(t) geformt und sie kann mit einer Symbolperiode Ts pulsieren. In einem Ausführungsbeispiel ist die Funktion H(t) wie folgt:
wobei T reziprok dem OFDM-Subträgerabstand entspricht (zum Beispiel 2048/744187,5 oder 0,00275) und α eine zyklische Präfixbreite eines Präfixes darstellt, das einem Anfang des Symbols angehängt ist (zum Beispiel 7/128 oder 0,0547).
Diese Symbolperiode kann etwa 2,902 ms oder (1 + α)T entsprechen. Ausführungsbeispiele können ein HD^TM-Signal basierend auf der Periodizität der Leistungshüllkurve des eingehenden Signals detektieren. Eine HD^TM-Detektion in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung von kanalisierten bandbeschränkten HD^TM-Signalen durchgeführt werden. Beispielsweise mit Bezug zurück auf 2 kann die Ausgabe von dem Bandwahlfilter (HPF) 220 diesen kanalisierten bandbeschränkten HD^TM-Digitalsignalen entsprechen. Während des Weiteren der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist, können die Signale dem Detektor mit einer Rate von 744,1875 kHz bereitgestellt werden.
Im Allgemeinen kann das Detektionsverfahren durch Auffinden von Symbolflanken unter Verwendung einer Annäherung an einen Filter arbeiten, der der Pulsformungsfunktion angepasst ist. Im Ergebnis kann die Ausgabe des Filters Peaks aufweisen, die den Symbolflanken entsprechen. Jetzt bezugnehmend auf 6B wird eine graphische Darstellung einer Leistungshüllkurve für das herunterkonvertierte und gefilterte bandbeschränkte Signal gezeigt. Wie in diesem Beispiel gezeigt, treten mit einem gültigen digitalen Signal Kerben in der Leistungshüllkurve mit einer Periodizität auf, die der OFDM-Symbolperiode entspricht, etwa 2,902 ms. Es versteht sich, dass während sie mit negativ gehenden Peaks gezeigt wird, in Abhängigkeit von der Filterimplementierung, Peaks eine positiv gehende Richtung aufweisen können, wie in 6C gezeigt.
Für eine Anzahl von eingehenden OFDM-Symbolen (z. B. N Symbole) kann eine Peaksuche auf der Filterausgabe durchgeführt werden, um die Anzahl und den Ort von Peaks zu bestimmen, die einen vorbestimmten Schwellwert übersteigen. Insbesondere kann für jeden solchen detektierten Peak ein Indexwert gespeichert werden, zum Beispiel entsprechend einem Zeitindexwert, Nachdem so N Abtastungen durchgeführt worden sind, kann eine Reihe von Peakindexwerten differenziert werden, um somit Information bezüglich Pulsperioden zu erhalten. Nämlich können je zwei benachbarte Peaks so differenziert werden, dass die Zeitdifferenz zwischen diesen zwei Peaks bestimmt wird.
Für jede solche Pulsperiode kann dann bestimmt werden, ob die Periode im Wesentlichen um die OFDM-Symbolperiode liegt (zum Beispiel der oben diskutierte Wert von 2,902 ms). Eine Zählung von solchen Pulsperioden kann erhalten werden und wenn die resultierende Zählung für alle Pulsperioden der N Symbole größer ist als ein Schwellwert-Zählwert, ist ein HD^TM-Signal somit gültig detektiert. Basierend auf dieser gültigen Detektion können verschiedene Funktionen durchgeführt werden. Zuerst kann ein Steuersignal an den HD^TM-Demodulator gesendet werden, um ihn zur Durchführung einer Demodulation freizuschalten. So ein Signal kann somit bewirken, dass der HD^TM-Demodulator eingeschaltet wird und eine notwendige Initialisierung durchführt, bevor er beginnt, eine Demodulation durchzuführen. Ein Steuersignal kann zusätzlich gesendet werden, um die Filterbandbreite von einem oder mehreren Filtern in dem analogen Eingang zu aktualisieren, um einen Betrieb mit breiterem Band zuzulassen, um die digitalen Kanäle unterzubringen. Es ist zu beachten, dass in anderen Ausführungsbeispielen diese Neukonfiguration durchgeführt werden kann, bevor das Detektionsverfahren beginnt. Des Weiteren kann nach der gültigen Detektion eine Information gesendet werden, um zu gestatten das Mischsteuersignal zu aktualisieren, wie oben diskutiert. Des Weiteren sei eine Implementierung angenommen, in welcher ein digitalfähiges Radio ein Display aufweist, das das Vorhandensein eines gültigen HD^TM-Kanals anzeigt. Entsprechend kann diese HD^TM-Detektion auch die Anzeige eines HD^TM-Indikators bewirken.
Jetzt bezugnehmend auf 7 wird ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren eines digitalen Radiokanals in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 7 gezeigt, kann ein Verfahren 700 in einem digitalen Signalprozessor, Mikrocontroller oder einem anderen Teil eines Radiotuners durchgeführt werden. Während dieses Verfahren zum Durchführen einer Detektion regelmäßig ausgeführt werden kann, kann das Verfahren in einigen Implementierungen in Reaktion auf eine Anwender-(oder System-)Anfrage für eine Kanalsuchfunktion ausgeführt werden, zum Beispiel, um das Vorhandensein von einem oder mehreren gültigen Signalen an einem Ort eines Empfängers zu bestimmen. Wie zu sehen, kann das Verfahren 700 durch Entfernen eines analogen FM-Trägers aus einem eingehenden Signal beginnen (Block 710). Wie oben diskutiert, kann ein Bandsperrfilter die analoge Kanalinformation von einem dezimierten bandbeschränkten Signal entfernen, was nur die digitale Seitenbandkanalinformation übrig lässt. Dieses eingehende Signal kann dann an einem Filter angelegt werden, der an eine Pulsformungsfunktion angepasst ist (Block 720). Dieser Filter nämlich kann an die Pulsformungsfunktion angepasst sein, die verwendet wird, um die OFDM-Symbole zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel wie unten diskutiert, kann dieser Filter eine Annäherung eines angepassten Filters sein.
Weiter bezugnehmend auf 7 können Peaks detektiert werden (Block 730). Insbesondere können für ein Abtastfenster, das einer vorbestimmten Anzahl von OFDM-Symbolen entspricht, Peaks in der Filterausgabe detektiert werden. Für jeden detektierten Peak kann ein Zeitindex gespeichert werden (Block 740). Beispielsweise kann ein Puffer mehrere Einträge umfassen, und für jeden gültigen detektierten Peak kann ein Zeitindex in einem entsprechenden Eintrag des Puffers gespeichert werden. Dieser Zeitindex kann einer Zeitdauer von dem Anfang des Abtastfensters zu dem detektierten Peak entsprechen. Nachdem als nächstes das Abtastfenster vollendet wurde und alle gültigen detektierten Peaks Zeitindices hatten, die für sie gespeichert wurden, geht die Steuerung zu Block 750 über. Bei Block 750 können die Zeitindices differenziert werden, so dass Pulsperioden erhalten werden. Das heißt, für jedes Paar von benachbarten Peaks kann die Länge der Zeit zwischen den Peaks durch diese Differenzierung bestimmt werden.
Dann kann eine Schleife beginnend bei Block 755 durchgeführt werden. Für jede Pulsperiode können verschiedene Funktionen durchgeführt werden. Zuerst kann bei der Raute 760 bestimmt werden, ob die Pulsperiode in einem vorbestimmten Bereich der Sympolperiode liegt. Das heißt, für ein OFDM-System, das eine OFDM-Symbolperiode von ungefähr 2,9 ms aufweist, kann bestimmt werden, ob die gegebene Pulsperiode in einem vorbestimmten Bereich dieser Symbolperiode liegt. In diesem Fall geht die Steuerung an einen Block 770 über, wo ein Zähler inkrementiert werden kann. In jedem Fall geht die Steuerung zurück zu dem Block 755 für Funktionen für eine nächste Pulsperiode.
Wenn all diese Pulsperioden in dem Abtastfenster verarbeitet worden sind, geht die Steuerung als nächstes zu einer Raute 780 über, wo bestimmt werden kann, ob der Zählerwert größer als ein weiterer Schwellwert ist. Dieser Schwellwert kann nämlich einem Anteil der Anzahl von erwarteten OFDM-Symbolen entsprechen, die innerhalb des Abtastfensters empfangen werden sollen. Wenn der Zählerwert größer ist als dieser Schwellwert, geht die Steuerung zu einem Block 795 über, wo ein HD^TM-Signal detektiert wird. Entsprechend können verschiedene Steuerungsfunktionen durchgeführt werden, um das System für digitales Audio vorzubereiten. Beispielsweise kann ein Signal an den HD^TM-Modulator gesendet werden, um eine Einschaltsequenz zu initiieren. Des Weiteren kann ein Signal an den analogen Eingang gesendet werden, um ihn für eine breitere Bandbreitenfunktion freizuschalten, zum Beispiel über eine Steuerung von einem oder mehreren programmierbaren Filtern. Des Weiteren kann ein Mischsteuersignal erzeugt werden, um eine Mischfunktion zu initiieren, wenn HD-Demodulation anfängt. Wenn andererseits kein gültiges digitales Radiosignal detektiert wird, geht die Steuerung zu einem Block 790 über, wo kein HD^TM-Signal detektiert wird. Während sie mit dieser bestimmten Implementierung in dem Ausführungsbeispiel von 7 gezeigt wird, versteht sich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung diesbezüglich nicht beschränkt ist. Beispielsweise kann dieses Detektionsverfahren in einem, regelmäßigen Intervall laufen, wenn kein gültiges HD^TM-Signal detektiert wird, infolge einer Scanfunktion zum Scannen eines Radiospektrums oder wenn ein ausgewählter Kanal eingestellt wird.
Jetzt bezugnehmend auf 8 wird ein Ausführungsbeispiel einer Detektionsschaltung 800 gezeigt, die Teil eines digitalen Signalprozessors oder eines anderen Prozessors sein kann. Wie zu sehen, können eingehende bandbeschränkte Signale der Detektionsschaltung 800 bereitgestellt werden. Wie in 8 gezeigt, können diese Signale bandbeschränkte komplexe Signale sein, nämlich IQ-Signale, die mit einer Rate von 744,1875 kHz in einem Ausführungsbeispiel empfangen werden können. Die eingehenden Signale werden einem Filter 810 bereitgestellt, der ein Bandsperrfilter sein kann, um die analoge Signalinformation zu entfernen, wodurch nur die digitalen Seitenbänder belassen werden. In einem Ausführungsbeispiel kann dieser Bandsperrfilter ein Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR) sein, auch wenn der Bereich der vorliegenden Erfindung diesbezüglich nicht beschränkt ist.
Weiterhin bezugnehmend auf 8 können die gefilterten Signale einem Magnitudengenerator 820 bereitgestellt werden, der eine Magnitude der komplexen Signale nehmen kann, da eine Phaseninformation zur Verarbeitung von digitalem Radio nicht benötigt wird. Das Ausgabesignal des Magnitudengenerators 820 kann einem weiteren Filter 830 bereitgestellt werden. Der Filter 830 nämlieh kann ein angepasster Filter sein, der als Annäherung der Pulsformungsfunktion dient, die verwendet wird, um das übertragene digitale Radiosignal an einem Transmitterort zu erzeugen (zum Beispiel einer Radiorundfunkanstalt). Während der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist, kann der Filter 830 eine Funktion aufweisen, die (1 – Z^–112)/(1 – Z^–1) entspricht, wobei Z ¹¹² eine entfernte Abtastung ist und Z^–1 eine nahe verzögerte Abtastung ist (zum Beispiel eine vorangegangene Abtastung). Somit kann der Filter 830 einer Ausgabe erzeugen, die Peaks aufweist, die Flanken von Symbolen entsprechen (wenn solche Symbole vorhanden sind), was ein Anzeichen einer Detektion eines gültigen digitalen Radiosignals sein kann.
Weiterhin bezugnehmend auf 8 kann die gefilterte Ausgabe einem Dezimator 840 bereitgestellt werden, der in einem Ausführungsbeispiel eine Dezimierung um 32 durchführt, um die Abtastrate zu reduzieren, so dass Verarbeitungszyklen eingespart werden können, was eine Komplexität und einen Energieverbrauch senkt. Die dezimierten Signale können einem logarithmischen Generator 850 bereitgestellt werden, wenn in Ausführungsbeispielen so eine Logarithmusanalyse gewünscht sein kann. Die Ausgabe des Logarithmusgenerators (wenn vorhanden) kann einem Peakdetektor 860 bereitgestellt werden. Im Allgemeinen kann der Detektor 860 so arbeiten, dass er während eines Abtastfensters, das mehreren Symbolperioden entspricht, jeden Peak während einer bestimmten Symbolperiode detektiert. Auch kann der Peakdetektor 860 so arbeiten, dass er einen Index erzeugt, der der Zeit entspricht, zu welcher ein Peak detektiert wird, mit Bezug zu dem Anfang eines Abtastfensters. In einem Ausführungsbeispiel kann der Peakdetektor 860 einen Speicher oder einen Puffer umfassen oder damit verbunden sein, so dass, wenn ein Peak detektiert wird, der entsprechende Zeitindex für den detektierten Peak gespeichert werden kann.
Solche Peakzeitindices können einem Differenziator 870 bereitgestellt werden. Der Differenziator 870 kann so arbeiten, dass er Pulsperiodeninformation für jedes Paar von den benachbarten detektierten Peaks erzeugt. Entsprechend kann der Differenziator 870 eine Anzahl von Pulsperiodenwerten ausgeben, von denen jeder dem Unterschied zwischen zwei benachbarten Peaks entspricht. Wie zu sehen, kann diese Information einem Controller 880 bereitgestellt werden, der in verschiedenen Ausführungsbeispielen einen oder mehrere Zähler, einen Komparator und andere solche Logik umfassen kann. Im Allgemeinen kann der Controller 880 im Wesentlichen ein Histogramm erzeugen und bestimmen, ob eine Anzahl der differenzierten Perioden, die einem OFDM-Symbol entsprechen, größer ist als ein Schwellwert, der auf dem Histogrammniveau an der Klasse basiert, die der OFDM-Symbolperiode entspricht. In diesem Fall wird ein gültiges digitales Radiosignal bestimmt und detektiert, andernfalls findet keine solche Anzeige statt.
Insbesondere kann in einem Ausführungsbeispiel ein Controller 880 so arbeiten, dass er einen Zähler für jeden Pulsperiodenwert inkrementiert, der in einer Schwellwertmenge der OFDM-Symbolperiode liegt. Zum Abschluss des Abtastfensters, wenn ein Wert dieses Zählers wenigstens einem vorbestimmten Schwellwertzählwert gleicht, findet eine gültige digitale Radiosignaldetektion statt. Andernfalls nicht. Während sie mit dieser bestimmten Implementierung in dem Ausführungsbeispiel von 8 gezeigt wird, versteht sich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist.
Bezug nehmend auf 9 kann in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ein Mehrbandempfänger 100, der einen HD^TM-Demodulator umfasst, und eine getrennte Detektionsschaltung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel umfassen kann, Teil eines tragbaren schnurlosen Multimedia-Geräts 710 sein, das wiederum Teil eines schnurlosen Systems 700 ist, Zum Beispiel kann die schnurlose Vorrichtung 710 ein Mehrfunktions-, Mehrbandradio, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein PDA, ein Tablet Computer, eine mobile Spielvorrichtung usw. sein und kann heruntergeladene Musik oder Bücher spielen und kann Teil einer schnurlosen Verbindung zwischen einer Satellitenantenne und einem Radioempfänger, einem irdischen Empfänger, usw. sein.
Neben seinen anderen verschiedenen Funktionen kann das schnurlose Gerät 710 digitalen Inhalt in einem Speicher 730 speichern, der ein Flashspeicher oder eine Festplatte sein kann, um einige Beispiele zu nennen. Diese schnurlose Vorrichtung 710 umfasst im Allgemeinen ein Anwendungssubsystem 760, das beispielsweise Eingaben von einer Tastatur 762 der schnurlosen Vorrichtung 710 empfangen kann (die ein Touchpad, zum Beispiel eines Displays 770 sein kann) und eine Information auf einem Display 770 darstellen kann, so wie ein HD^TM-Präsenzindikator, der auf einer Detektion wie oben beschrieben basiert. Des Weiteren kann das Anwendungssubsystem 760 im Allgemeinen das Abrufen und das Speichern von einem Inhalt von dem Speicher 730 und die Kommunikation von zum Beispiel Audio von dem Empfänger 100 steuern. Wie gezeigt, kann der Empfänger 100 direkt mit Lautsprechern 740 und 750 zur Ausgabe von Audiodaten verbunden sein (es versteht sich, dass in einigen Ausführungsbeispielen ein separater Audioprozessor zwischen dem Empfänger und den Lautsprechern eingebaut sein kann). Wie in 9 gezeigt, kann der Mehrmodusempfänger 100 mit einem Anpassungsnetzwerk 734 mit einer Empfängerantenne 780 gekoppelt sein.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die schnurlose Vorrichtung 710 die Fähigkeit besitzen, über ein Kommunikationsnetzwerk zu kommunizieren, so wie ein weiträumiges, ein lokales oder ein persönliches schnurloses Netzwerk. Für diese Ausführungsbeispiele kann die schnurlose Vorrichtung 710 ein Basisbandsubsystem 775 umfassen, das mit dem Anwendungssubsystem 760 zum Zwecke des Codierens und Decodierens von Signalen für dieses schnurlose Netzwerk gekoppelt ist. Das Basisbandsubsystem 775 kann mit einem Transceiver 776 gekoppelt sein, der mit Übertragungs- und Empfangsantennen 778 und 779 verbunden ist.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine beschränkte Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, versteht sich für den Fachmann, dass zahlreiche Veränderungen und Variationen davon möglich sind. Es ist beabsichtigt, dass die angehängten Ansprüche alle solche Veränderungen und Variationen abdecken, wie sie in den wahren Geist und Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

Vorrichtung, umfassend: Empfängereingangsschaltung zum Empfangen und Verarbeiten eines ersten und eines zweiten gewünschten Radiofrequenzsignals und zum Ausgeben von herunterkonvertierten Signalen, die dem ersten und dem zweiten gewünschten Radiofrequenzsignal entsprechen; einen ersten Signalprozessor, der mit der Empfängereingangsschaltung gekoppelt ist, um die herunterkonvertierten Signale zu empfangen und um die herunterkonvertierten Signale zu verarbeiten, um ein erstes Signal auszugeben, das aus dem Inhalt des ersten gewünschten Radiofrequenzsignals erhalten wird; einen zweiten Signalprozessor, der mit der Empfängereingangsschaltung gekoppelt ist, um die herunterkonvertierten Signale zu empfangen und um die herunterkonvertierten Signale zu verarbeiten, um ein zweites Signal auszugeben, das aus dem Inhalt des zweiten gewünschten Radiofrequenzsignals erhalten wird; und eine Detektionsschaltung, die mit der Empfangereingangsschaltung gekoppelt ist, um ein Vorhandensein von wenigstens dem zweiten Signal zu detektieren und um den zweiten Signalprozessor in Reaktion auf das detektierte Vorhandensein freizuschalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste gewünschte Radiofrequenzsignal eine analoge Komponente eines Radiosignals ist und das zweite gewünschte Radiofrequenzsignal eine digitale Komponente des Radiosignals ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Detektionsschaltung zum Bewirken einer Rekonfiguration der Empfängereingangsschaltung in Reaktion auf die Detektion des Vorhandenseins ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste gewünschte Radiofrequenzsignal und das zweite gewünschte Radiofrequenzsignal im Wesentlichen die gleiche Information gemäß verschiedenen Modulationsschemata umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Detektionsschaltung umfasst: einen Filter zum Filtern der herunterkonvertierten Signale gemäß einer Pulsformungsfunktion, die zum Codieren eines digitalen Signals in das zweite gewünschte Radiofrequenzsignal verwendet wird; einen Peakdetektor zum Detektieren von Peaks in der Filterausgabe; und einen Controller zum Detektieren eines Vorhandenseins eines gültigen digitalen Signals in dem zweiten gewünschten Radiofrequenzsignal wenigstens teilweise basierend auf den detektierten Peaks.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die Detektionsschaltung zum Bewirken eines Wechsels auf eine Bandbreite eines Digitalisierers der Empfängereingangsschaltung in Reaktion auf eine Detektion des Vorhandenseins ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Detektionsschaltung zum Steuern einer Bandbreite von wenigstens einem Filter der Empfängereingangsschaltung in Reaktion auf die Detektion, und zum Initiieren einer Mischfunktion zwischen dem ersten gewünschten Radiofrequenzsignal und dem zweiten gewünschten Radiofrequenzsignal ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Detektionsschaltung zum Detektieren des Vorhandenseins in Reaktion auf einen Kanalsuchfunktion ausgestaltet ist.
Vorrichtung, umfassend: einen Filter zum Empfangen eines bandbeschränkten Signals, das aus einem Radiosignal herunterkonvertiert ist, und zum Filter des bandbeschränkten Signals gemäß einer Pulsformungsfunktion, die zum Codieren des Radiosignals verwendet wird; einen Peakdetektor zum Detektieren von Peaks in der Filterausgabe; und einen Controller zum Detektieren eines Vorhandenseins eines gültigen Signals in dem Radiosignal, wenigstens zum Teil auf den detektierten Peaks basierend.
Vorrichtung nach Anspruch 9, des Weiteren umfassend: ein Differenziator, der mit dem Peakdetektor gekoppelt ist, zum Bestimmen einer Pulsperiode für jedes von mehreren Paaren von detektierten Peaks.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der Controller zum Bestimmen einer Anzahl von den mehreren Paaren ausgestaltet ist, die eine Pulsperiode in einem Schwellwertbereich einer Symbolperiode aufweisen, die zum Codieren des Radiosignals verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher der Controller zum Detektieren des Vorhandenseins ausgestaltet ist, ob die Anzahl der mehreren Paare in dem Schwellwertbereich während eines Abtastfensters größer ist als ein Schwellwert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Vorrichtung einen digitalen Signalprozessor (DSP) eines Radioempfängers umfasst und der digitale Signalprozessor basierend auf dem detektierten Vorhandensein ein Freischaltungssignal an einen digitalen Radiodemodulator sendet, der mit dem digitalen Signalprozessor gekoppelt ist, um eine digitale Demodulation auf dem bandbeschränkten Signal durchzuführen, um ein erstes demoduliertes Signal zu erhalten, das dem Radiosignal entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der digitale Signalprozessor des Weiteren einen analogen Demodulator zum Demodulieren des bandbeschränkten Signals umfasst, um ein zweites demoduliertes Signal zu erhalten, das einem analogen Kanal in dem Radiosignal entspricht, und eine Mischschaltung umfasst, um das erste und das zweite demodulierte Signal in ein gemischtes demoduliertes Signal zu mischen und um das gemischte demodulierte Signal als Bitstrom auszugeben.
Verfahren, umfassend: Anlegen eines eingehenden bandbeschränkten Signals an einen Filter, der an eine Pulsformungsfunktion angepasst ist, die zum Codieren eines digitalen Signals in ein Radiosignal gemäß eines Digitalradiokommunikationsschemas verwendet wird; Detektieren eines oder mehrerer Peaks in der Filterausgabe während eines Abtastfensters; und Bestimmen eines Vorhandenseins eines gültigen digitalen Signals in dem Radiosignal, wenigstens teilweise auf dem einen oder den mehreren detektierten Peaks basierend.
Verfahren nach Anspruch 15, des weiteren umfassend Speichern eines Zeitindex für jeden des einen oder der mehreren detektierten Peaks in einem Speicher.
Verfahren nach Anspruch 15, des Weiteren umfassend Differenzieren von Paaren der detektierten Peaks, basierend auf dem Zeitindex für jeden der entsprechenden detektierten Peaks.
Verfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend Bestimmen einer Pulsperiode für jedes der differenzierten Paare der detektierten Peaks.
Verfahren nach Anspruch 18, des Weiteren umfassend Bestimmen für jede der Pulsperioden, ob die entsprechende Pulsperiode in einem vorbestimmten Bereich einer Symbolperiode des digitalen Radiokommunikationsschemas liegt.
Verfahren nach Anspruch 19, des Weiteren umfassend Inkrementieren eines Zählers für jede Pulsperiode, für die festgestellt wird, dass sie in dem vorbestimmten Bereich liegt, und Detektieren eines Vorhandenseins eines gültigen digitalen Signals, wenn ein Wert des Zählers größer als ein zweiter vorbestimmter Schwellwert ist.