DE102012211178B4

DE102012211178B4 - Dynamische Zeitangleichung von Tonsignalen in Simultanausstrahlungsradioempfängern

Info

Publication number: DE102012211178B4
Application number: DE102012211178.6A
Authority: DE
Inventors: Javier Elenes; Dana Taipale; Dave Anderton
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: DE102012211178A1

Abstract

Vorrichtung aufweisend:Eine Verzögerungseinheit, die konfiguriert ist, um dynamisch eine Menge von Verzögerung zwischen analog übertragenen und digital übertragenen Teilen einer Radioprogrammsimultanausstrahlung zu bestimmen, welche durch die Vorrichtung empfangen wird, wobei die Verzögerungseinheit aufweist:einen ersten Abtastratenkonvertierer;einen Auswahlschaltkreis, gekoppelt, um einen ersten Datenstrom oder einen zweiten Datenstrom an den ersten Abtastratenkonvertierer bereitzustellen, wobei der erste Abtastratenkonvertierer konfiguriert ist, um die Verzögerung zwischen den analog übertragenen und digital übertragenen Teilen der Radioprogrammsimultanausstrahlung anzupassen durch Anpassen einer Abtastrate des ausgewählten ersten oder zweiten Datenstroms.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Radioempfänger und genauer gesagt auf Radioempfänger die in der Lage sind simultan Inhalt zu empfangen, der auf analogen und digitalen Ausstrahlungskanälen ausgestrahlt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren hat sich digitales Radio als eine Alternative zu nur analoger Radioausstrahlung entwickelt. Zum Beispiel wurde es durch die Einführung von ursprünglich als hybrides digitales Radio (im folgenden „HD-Radio“) bezeichnetem Radio ermöglicht, Radioprogramme sowohl in analogen als auch digitalen Formaten auszustrahlen. Des Weiteren können die Programme sowohl in analogen als auch digitalen Formaten simultan ausgestrahlt (manchmal als „Simulcast“ bezeichnet) werden. Radioempfänger können ausgebildet sein, um diese beiden Formate zu empfangen und können die analogen Daten oder die digitalen Daten basierend auf verschiedenen Faktoren verwenden.
In einem Beispiel von einem HD-Radio Simulcast kann ein Tonprogramm in einem analogen Format auf einem FM (frequenzmodulierten) Trägersignal übertragen werden. Das Tonprogramm kann simultan im Digitalformat in Seitenbändern ausgestrahlt werden, die sich an jeder Seite des FM-Signals befinden. Das Digitalformat kann eine Anzahl von Unterträgern beinhalten, die unter Verwendung von Quadraturphasenumtastung (QPSK) moduliert werden und unter Verwendung von orthogonalem Frequenzdivisionsmultiplexing (OFDM) gemultiplext werden. Häufig wird der HD-Radioempfänger zuerst das FM-Signal und danach das Digitalsignal erlangen. Die Tonwiedergabe auf dem Empfänger kann unter Verwendung der Daten die aus dem FM-Signal extrahiert worden sind beginnen. Eine Abmischungsoperation kann dann durchgeführt werden, um den Ton, der aus dem FM-Signal extrahiert wurde, mit dem Tonsignal abzumischen, das aus dem Digitalsignal extrahiert wurde. Am Ende des Abmischungsprozesses kann die Tonwiedergabe vollständig auf dem Digitalsignal basieren bis das Digitalsignal nachlässt. Sollte das Digitalsignal nachlassen, dann kann das Analogsignal als ein Auffangmechanismus verwendet werden, um das Programm weiterhin zu empfangen. Sollte das digitale Signal wiedererlangt werden, dann kann die Abmischungsoperation wiederholt werden.
In dem vorstehenden Beispiel kann die Verzögerung zwischen den analogen und digitalen Signalen inhärent sein, aufgrund der mehrsekündigen Verarbeitungsverzögerung, die für die Übertragung von OFDM-Signalen benötigt wird. Dementsprechend können Ausstrahler von HD-Radioinhalten die Übertragung von dem analogen FM-Signal um eine feste Menge von Zeit verzögern, um die analogen und digitalen Signale auf den Empfänger anzugleichen.
Die US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 2007/0293167 A1 betrifft ein Audiokorrelationssystem für ein Radiosignal. Ein System, das ein Hybridradiosignal mischt, kann ein reduziertes Überspringen des Audioinhalts ermöglichen und eine Audiokorrelation zwischen analogen und digitalen Signalkomponenten im Hybridfunksignal bestimmen, bevor es von der analogen Signalkomponente zur digitalen Signalkomponente übergeht.
Die Patentschrift DE 602 03 789 T2 betrifft einen Empfänger zum gleichzeitigen Empfangen eines digitalen Signals und eines analogen Signals, wobei mittels dieser zwei Signale dasselbe Audioprogramm übertragen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umschalten oder gleitenden Übergehen von einem digitalen auf ein analoges Signal und umgekehrt in einem Empfänger.
Die US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 2002/0115418 A1 betrifft einen Empfänger mit zwei Tunern für Systemumschaltung und einer Verzögerungseinheit.
Das US Patent mit der Nummer 6,947,551 B2 betrifft die Schätzung einer Zeitverzögerung zwischen zwei Signalen.
Die Internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 96/08868 betrifft eine Verzögerungseinheit unter Verwendung eines Phasenschiebers.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart zum Durchführen dynamischer Zeitangleichung von Programminhalt, der von analogen und digitalen Radiosignalen aus einem Simulcast extrahiert wurde. In einer Ausführungsform ist eine Verzögerungsschätzungseinheit eines Radioempfängers konfiguriert, um dynamisch eine Menge von Verzögerung zwischen analog übertragenen und digital übertragenen Teilen eines empfangenen Simulcast Radioprogramms zu bestimmen. Die empfangene Verzögerung kann bestimmt werden, basierend auf jeweiligen Datenströmen die den analogen und digitalen Teilen entsprechen. Eine interne Verzögerung kann auf wenigstens einen der Datenströme angewandt werden, um ihn zeitlich mit dem anderen Datenstrom anzugleichen. Wenn beide Datenströme im Wesentlichen zeitlich angeglichen sind, dann kann eine Abmischungsoperation durchgeführt werden, um von einem Ton, der aus einem analogen Teil erhalten wurde zu einem Ton überzugehen der aus dem digitalen Teil erhalten wurde. Wenn die Datenströme im Wesentlichen zeitlich angeglichen sind, dann kann die Abmischungsoperation durchgeführt werden ohne hörbare Tonartefakte zu erzeugen.
Die Verzögerung kann durch eine Verzögerungsschätzungseinheit bestimmt werden, die konfiguriert ist, um die Datenströme zu filtern und zu dezimieren, um dezimierte Datenströme zu erzeugen, die eine reduzierte Menge von Daten pro Zeiteinheit haben. Die Korrelation der dezimierten Datenströme kann durchgeführt werden, um zu bestimmen, welcher der Datenströme vorangeht. Die Verzögerung kann auf den vorangehenden Datenstrom auf verschiedene Weisen angewandt werden, beinhaltend das Anpassen der Ausgabeabtastrate eines Abtastratenkonvertierers oder Variieren einer Zeigertrennung von einem First-In-First-Out-Speicher (FIFO).
Wenn ein Simulcast Radiosignal empfangen wird, dann kann ein Empfänger zunächst einen Ton von der analogen Quelle mit geringer Latenz bereitstellen. In dem Fall, dass die analoge Quelle der digitalen Quelle vorangeht, kann die Verzögerung schrittweise auf den analogen Datenstrom angewandt werden, um ihn mit einer Rate an den digitalen Datenstrom anzugleichen, die keine hörbaren Tonartefakte erzeugt. Wenn die Datenströme zeitlich hinreichend angeglichen sind, dann kann die Abmischungsoperation durchgeführt werden.
Figurenliste
Andere Aspekte der Offenbarung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und mit Bezug auf die begleitenden Figuren ersichtlich, worin:

1 ein Blockdiagramm ist, welches eine Ausführungsform eines Radioempfängers darstellt, der konfiguriert ist, um Simulcast Programme auf analogen und digitalen Radiokanälen zu empfangen;
2 ein spektrales Diagramm ist, welches die Beziehung von analogen und digitalen Signalen darstellt, die in einem Simulcast durch eine Ausführungsform des Radioempfängers nach 1 empfangen wurden;
3 ein Diagramm ist, welches eine Ausführungsform einer Abmischungsoperation darstellt;
4 ein Blockdiagramm ist, welches eine Ausführungsform einer dynamischen Zeitangleichungseinheit darstellt, zur Angleichung von digitalen und analogen Simulcast Programmen;
5 ein Blockdiagramm, von einer Ausführungsform eines dynamischen Verzögerungsschätzers ist;
6 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer dynamischen Zeitangleichungseinheit ist;
7 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform einer dynamischen Zeitangleichungseinheit ist;
8 ein Flussdiagramm ist, welches eine Ausführungsform eines Verfahrens zum dynamischen Angleichen von analogen und digitalen Simulcast Programmen darstellt;
9 ein Flussdiagramm ist, welches eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Angleichen von analogen und digitalen Programmen ist, wenn das analoge Signal dem digitalen Signal anfänglich voran geht; und
10 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur dynamischen Bestimmung einer relativen Verzögerung zwischen zwei Datenströmen ist, die aus einem Radio Simulcast extrahiert wurden.

Während die hierin beschriebenen Konzepte verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich sind, werden hierin beispielhafte spezifische Ausführungsformen in den Figuren und der begleitenden detaillierten Beschreibung gezeigt. Es versteht sich jedoch, dass die Figuren und die Beschreibung nicht dazu vorgesehen sind, die Offenbarung auf die bestimmten offenbarten Formen zu beschränken, sondern im Gegenteil dazu vorgesehen sind, um alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Umfang und den Gedanken der offenbarten Ausführungsformen und der angehängten Ansprüche fallen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung ist auf verschiedene Verfahrens- und Vorrichtungsausführungsformen zur dynamischen Anpassung der Verzögerung zwischen Radioinhalt der aus einem analogen Radiosignal und aus einem digitalen Radiosignal aus einem Radio Simulcast extrahiert wurde gerichtet. So wie hierin verwendet, kann der Begriff „Simulcast“ ein Radioprogramm bezeichnen, das von einem Sender sowohl in einem analogen Radiosignal (z.B. einem frequenzmodulierten oder FM-Signal) als auch in einem digitalen Radiosignal (z.B. dem digitalen Teil eines HD-Radiosignals) ausgestrahlt wird, sodass zwei Formate desselben Programminhaltes auf einem entsprechenden HD-Empfänger verfügbar sind. Es sei angemerkt, dass der Begriff „Simulcast“ nicht bedeuten soll, dass der Programminhalt der auf dem analogen Radiosignal übertragen wird notwendigerweise in präziser Synchronisation mit dem auf dem digitalen Radiosignal übertragenen ausgestrahlt wird (dies ist etwas, das unter realen Bedingungen nicht erreichbar sein könnte). Stattdessen kann es eine inhärente Verzögerung zwischen dem Programminhalt, der mit dem analogen Radiosignal übertragen wird und dem der mit dem digitalen Radiosignal übertragen wird, geben. Obwohl der Ausstrahler die besten Absichten hat und entsprechende Maßnahmen ergreift, könnte das Programmmaterial, das auf den analogen und digitalen Kanälen befördert wird, immer noch eine relative Verzögerung aufweisen. Die restliche Verzögerung kann verschiedene grundsätzliche Ursachen haben, wie z. B.: Systematische Fehler in der Zeitangleichung zwischen den analogen und digitalen Signalen, Unterschiede in der Signalverarbeitung, die auf den analogen und digitalen Pfaden stattfindet (z.B. Kompandierung, Preemphase, Glättung, etc.), Unterschiede in der Propagationsverzögerung zwischen dem Studio und dem Sender, etc. Die vorliegende Offenbarung ist daher auf die Durchführung einer Abmischungsoperation von der analogen Quelle zu der digitalen Quelle gerichtet, die durchgeführt werden soll, ohne Tonartefakte zu erzeugen, die für den Hörer wahrnehmbar sind.
In einer Ausführungsform können digitale Radiosignale, wie z. B. solche, die als Teil eines HD-Radiosignals ausgestrahlt werden, Informationen auf Unterträgern in einem Signal übertragen, welches OFDM verwendet. Bevor der Programminhalt, der auf einem digitalen Radiosignal übertragen wird, in Ton konvertiert werden kann, kann es erforderlich sein, die in den Unterträgern enthaltene Information durch einen Zeitentschachtelungsprozess wieder zusammenzufügen. Der Entschachtelungsprozess kann eine Verzögerung in dem auf dem digitalen Radiosignal ausgestrahlten Inhalt relativ zu demselben Inhalt wie er auf dem analogen Radiosignal ausgestrahlt wird, erzeugen. Dies kann in einer inhärenten Verzögerung zwischen dem Programminhalt, der auf dem analogen Radiosignal und dem, der auf dem digitalen Radiosignal befördert wird, resultieren. Wenn die Abmischungsoperation (d. h. der Übergang von einem analog basierten Ton zu einem digital basierten Ton) durchgeführt wird, kann diese Verzögerung in Tonartefakten (z. B. Echos) resultieren, welche die Qualität des ausgegebenen Tons reduziert. Manche Ausstrahler von Simulcast Radioprogrammen können eine statische Verzögerung in den Programminhalt einführen, der auf dem analogen Radiosignal übertragen wird, um die inhärente Empfängerverzögerung zu kompensieren. Mit anderen Worten können HD-Ausstrahler eine Übertragungsverzögerung in den analogen Teil des Signals einführen, um Verzögerungen in der Verarbeitung des digitalen Teils des Signals auf der Empfängerseite zu kompensieren. Diese Technik hat in der Praxis keine idealen Resultate erzielt, da solche statischen Übertragungsverzögerungen in vielen Fällen nicht in einem Simulcast resultieren, der ohne bemerkbare Artefakte von analog erzeugtem Ton hin zu digital erzeugtem Ton abgemischt werden kann. Im Gegensatz hierzu können bestimmte hierin offenbarte Ausführungsformen die Übertragungsverzögerung detektieren und die Zeitangleichung zwischen den Datenströmen, die von den analogen und digitalen Radiosignalen extrahiert wurden, anpassen bis sie zeitlich genügend angeglichen sind, sodass eine Abmischungsoperation durchgeführt werden kann, ohne hörbare Tonartefakte zu erzeugen.
In einer Ausführungsform kann die Detektierung und Anpassung der Verzögerung zwischen den Datenströmen so, wie sie ursprünglich empfangen wurden, durch eine Verzögerungsschätzungseinheit durchgeführt werden. Die Verzögerungseinheit kann Schaltkreise beinhalten, um zu detektieren, welcher der zwei Datenströme vorangeht und weiterhin um zu bestimmen, wie groß die Verzögerung zwischen diesen ist. Die Verzögerung kann basierend auf einer Anzahl von Abtastungen bestimmt werden, die ein kleiner Teil der gesamten Anzahl von Abtastungen in jedem Datenstrom ist. Basierend auf der detektierten Verzögerung kann die Verzögerungsschätzungseinheit eines oder mehrere Steuersignale erzeugen, die dazu führen, dass die Verzögerung angepasst und genauer gesagt reduziert wird. Die Anpassung der Verzögerung kann durch verschiedene Verfahren durchgeführt werden, wie z. B. Variieren der Abtastrate von einem oder mehreren Abtastratenkonvertierern oder Anpassen einer Zeigerseparation in einem First-in-First-out-Speicher (FIFO). Die Verzögerung kann auch kontinuierlich oder schrittweise angepasst werden mit einer Rate die genügend langsam ist, um Tonartefakte zu vermeiden, wenn der analoge Datenstrom dem digitalen Datenstrom vorangeht. Die Verzögerungsschätzungseinheit kann Anpassungen beenden, wenn die Datenströme genügend angeglichen sind und ein Signal an eine Abmischungseinheit bereitstellen, welches anzeigt, dass eine Abmischungsoperation beginnen kann. Verschiedene Verfahrens- und Vorrichtungsausführungsformen, welche diese Funktionen durchführen, werden nun in größerem Detail beschrieben.
Mit Bezug auf 1 ist ein Blockdiagramm dargestellt, welches eine Ausführungsform eines Radioempfängers darstellt, der konfiguriert ist, um Programm-Simulcast auf analogen und digitalen Radiokanälen zu empfangen. Der Radioempfänger 2 in der gezeigten Ausführungsform ist ein Überlagerungsempfänger, der eine Umwandlung von empfangenen Funkfrequenz-(RF) Signalen in ein niedriges Zwischenfrequenz-(IF) Signal durchführt, gefolgt von einer zweiten Umwandlung in eine Basisbandfrequenz. Es sei jedoch angemerkt, dass Ausführungsformen die nach dem Prinzip der Direktumsetzung von RF in Basisband arbeiten (manchmal auch als Direktmischempfänger, Zero-IF-Empfänger, bezeichnet) möglich sind, und mit den verschiedenen hierin beschriebenen Verfahrens- und Vorrichtungsausführungsformen verwendet werden können. Während die hier gezeigte Ausführungsform funktional in das RF Front-End 5, Digital Front-End 6 und den Digitalsignalprozessor (DSP) 7 aufgeteilt ist, wobei jedes Teil verschiedene Teileinheiten hat, sind andere Aufteilungen sowohl in Hardware als auch in Software möglich und denkbar.
In der gezeigten Ausführungsform kann ein Simulcast Radiosignal 4 zunächst durch die Antenne 3 detektiert werden. Wie mit Bezug auf 2 diskutiert werden wird, kann eine Ausführungsform eines Simulcast Radiosignals ein FM Trägersignal beinhalten, das die RF Zentralfrequenz (das analoge Radiosignal) mit oberen und unteren Seitenbändern (dem digitalen Radiosignal) hat. Die Information oder der Programminhalt des Simulcast wird unter Verwendung analoger Modulationstechniken auf den FM Träger und unter Verwendung digitaler Modulationstechniken auf die Seitenbänder moduliert. Das Simulcast Radiosignal 4 kann dann von dem IF Abwärtsumsetzer 11 empfangen werden, der einen Verstärker mit geringem Rauschen und einen Mischer beinhaltet, um das RF Signal in ein IF Signal umzuwandeln. Das IF Signal kann in analoger Form von dem IF Abwärtsumsetzer 11 ausgegeben werden. Das IF Signal kann dann von dem Analog-zu-Digital (A/D) Konvertierer 12 empfangen werden, um ein komplexes Signal mit niedriger Zwischenfrequenz (Low-IF) zu erzeugen. In einer anderen Ausführungsform können die analogen und digitalen Übertragungen auf verschiedenen Frequenzen auftreten, in diesem Fall können zwei unabhängige IF Konvertierer verwendet werden, um die analogen und digitalen Datenströme zu extrahieren.
Die komplexe Ausgabe von dem A/D Konvertierer 12 kann an den Basisbandabwärtsumsetzer 13 weitergeleitet werden. Ein zweiter Mischer zum Konvertieren von IF Signalen in Basisbandsignale kann in dem Basisbandabwärtsumsetzer 13 beinhaltet sein. Der Basisbandabwärtsumsetzer 13 in der gezeigten Ausführungsform ist konfiguriert, um digitale Versionen der jeweiligen I- und Q-Komponenten auszugeben, so wie sie mit der Basisbandfrequenz moduliert wurden.
Die I- und Q-Komponenten des Basisbandsignals können von dem digitalen Demodulierer 14 und dem analogen Demodulierer 15 empfangen werden. Der digitale Demodulierer 14 kann die Demodulation des Basisbandsignals durchführen, um den Programminhalt, so wie er auf dem digitalen Radiosignal übertragen wurde, zu extrahieren. In Ausführungsformen, in denen der Programminhalt, der auf dem digitalen Radiosignal übertragen wird unter Verwendung von OFDM gemultiplext wird, kann der digitale Demodulierer 14 zeitliches Entschachteln der Daten durchführen, um die ursprüngliche Datensequenz wieder herzustellen. Die Ausgabe des digitalen Demodulierers 14 ist ein erster Strom von digitalen Daten, im Folgenden als der erste digitale Datenstrom bezeichnet. Der analoge Demodulierer 15 kann die Demodulation des Basisbandsignals durchführen, um den Programminhalt, so wie er auf dem analogen Radiosignal übertragen wurde, zu extrahieren. Die Ausgabe des analogen Demodulierers 15 ist ein zweiter Strom von digitalen Daten, im Folgenden als der zweite digitale Datenstrom bezeichnet. Dementsprechend bezeichnet die Referenz auf „analog“ oder „digital“ mit Bezug auf einen bestimmten Datenstrom in dieser Offenbarung das Radiosignal, aus welchem dieser extrahiert wurde, da zu diesem Zeitpunkt beide Datenströme in einem digitalen Format vorliegen.
Die digitalen und analogen Datenströme werden von ihren jeweiligen Demodulierern durch die Verzögerungseinheit 16 empfangen. Die Verzögerungseinheit 16 in der dargestellten Ausführungsform ist konfiguriert, um die Zeitangleichung zwischen den digitalen und den analogen Datenströmen dynamisch zu bestimmen (d. h. die Verzögerung von einem Datenstrom mit Bezug auf den anderen). Die durch die Verzögerungseinheit 16 gemachte Bestimmung kann die Menge von Empfangsverzögerung zwischen den zwei Datenströmen beinhalten. Die Empfangsverzögerung kann definiert werden, als die Verzögerung, die zwischen den zwei Datenströmen inhärent ist, basierend auf dem Empfang ihrer korrespondierenden Radiosignale. Die Verzögerungseinheit 16 kann auch bestimmen, welcher der zwei Datenströme mit Bezug auf den anderen in zeitlicher Hinsicht vorangeht (oder nachhängt). Basierend auf dieser Information kann die Verzögerungseinheit 16 eine interne Verzögerung zwischen den digitalen und analogen Datenströmen anpassen, um sie zeitlich anzugleichen. Dies kann erzielt werden durch Anwenden einer Verzögerung auf den zeitlich vorangehenden Datenstrom, Reduzieren einer Verzögerung des zeitlich vorangehenden Datenstroms oder beides.
Die digitalen und analogen Datenströme können von der Verzögerungseinheit 16 durch die Abmischungseinheit 17 empfangen werden. Wenn die zwei Datenströme zeitlich hinreichend angeglichen sind, dann kann die Abmischungseinheit 17 eine Abmischungsoperation durchführen, welche die Tonausgabe von analog basiert (d.h. aus dem analogen Datenstrom erzeugt) hin zu digital basiert (d.h. aus dem digitalen Datenstrom erzeugt) überleitet. Die Abmischungsoperation kann auf eine solche Weise durchgeführt werden, dass sie keine Tonartefakte produziert, welche durch einen Hörer des Simulcast Radioprogramms wahrgenommen werden können. Die Abmischungsoperation wird in größerem Detail mit Bezug auf 3 beschrieben.
Die Abmischungseinheit 17 ist konfiguriert, um einen Ausgangsdatenstrom bereitzustellen. Der Ausgabedatenstrom kann in Form von digitalen Daten bereitgestellt werden. Während der Abmischungsoperation kann der Ausgabedatenstrom Anteile von dem analogen Datenstrom und dem digitalen Datenstrom enthalten, welche von der Abmischungseinheit 17 empfangen wurden. Wenn die Abmischungsoperation nicht durchgeführt wird, dann kann der Ausgabedatenstrom entweder primär auf dem analogen Datenstrom oder auf dem digitalen Datenstrom basieren. Der Ausgabedatenstrom kann von einem Digital-zu-Analog-Konvertierer (DAC) 18 empfangen werden, welcher den Ausgabedatenstrom in ein analoges Tonsignal konvertiert. Das analoge Tonsignal kann von einem oder mehreren Lautsprechern 19 empfangen werden, welche dann den Programminhalt als Ton bereitstellen.
2 stellt ein Spektraldiagramm dar, welches die Beziehung von analogen und digitalen Signalen die in einem Radio Simulcast übertragen werden darstellt. In der gezeigten Ausführungsform, beinhaltet das Simulcast-Signal 200 das FM-Signal 202 (das „analoge Radiosignal“). Das FM-Signal 202 wird mit einer Trägerfrequenz F_C ausgestrahlt. Die Scheitelenergie des FM-Signals 202 (sowie Simulcast Signal 200) tritt in diesem Beispiel bei der Trägerfrequenz auf. Die spektrale Breite des FM-Signals 202 kann in diesem Beispiel etwa 200 kHz betragen.
Zusätzlich zu dem analogen Radiosignal beinhaltet das Simulcast Signal 200 auch zwei Seitenbänder, das untere Seitenband 204 und das obere Seitenband 206 (zusammen das „digitale Radiosignal“). Die spektrale Breite von jedem dieser Seitenbänder kann in diesem Beispiel etwa 100 kHz betragen. Mit Bezug auf die Leistung kann das Verhältnis des FM-Signals 202 zu den Seitenbändern in diesem Beispiel etwa 20 Dezibel (dB) betragen, obwohl dieses Verhältnis in verschiedenen Ausführungsformen variieren kann.
Jedes Seitenband in der dargestellten Ausführungsform kann eine Anzahl von Unterträgern 208 beinhalten. Während des Übertragungsprozesses kann die in dem digitalen Radiosignal zu befördernde Information zeitlich in mehrere Datenströme verschachtelt werden. Diese mehreren Datenströme können unter Verwendung verschiedener Techniken moduliert werden, wie z.B. Quadraturphasenumtastung (QSPK). Des Weiteren kann jeder der mehreren Datenströme mit einer unterschiedlichen Frequenz mit Bezug auf die anderen moduliert werden. Dementsprechend können das untere Seitenband 204 und das obere Seitenband 208 als OFDM-Signale übertragen werden, wobei jedes mehrere Unterträger 208 hat. Bei dem Empfang des digitalen Signals durch einen Radioempfänger kann die in jedem Unterträger enthaltene Information verschachtelt werden, um den ursprünglichen Datenstrom nach Abwärtsumsetzung und Demodulierung zu rekonstruieren.
Weil das dargestellte Radiosignal ein Simulcast Signal ist, ist der Programminhalt der auf dem FM-Signal 202 befördert wird, derselbe wie der in der Kombination aus dem unteren Seitenband 204 und dem oberen Seitenband 206 beförderte. Da der Programminhalt so, wie er über die Seitenbänder übertragen wird, zeitlich verschachtelt wird vor der Modulation und Aufwärtsumsetzung auf die jeweiligen Unterträgerfrequenzen, kann der Programminhalt der auf dem digitalen Radiosignal übertragen wird zeitlich hinter dem entsprechenden Programminhalt nachhängen, der mit dem analogen Radiosignal übertragen wird. Ohne Korrektur kann diese Zeitverzögerung signifikante Tonartefakte erzeugen, die von dem Hörer während einer Abmischungsoperation, welche durch einen entsprechenden Empfänger durchgeführt wird, wahrgenommen werden kann. In manchen Fällen können die Sender von Simulcasts die Übertragung des Programms auf dem analogen Radiosignal verzögern, um diese Zeitverzögerung zu kompensieren. Jedoch kann sein, dass die Verzögerung der Übertragung des Programms im analogen Radiosignal nicht ausreicht, um Tonartefakte zu vermeiden, die von einem Hörer wahrgenommen werden können, wenn der Empfänger eine Abmischungsoperation durchführt.
Ein Beispiel einer Abmischungsoperation ist in 3 dargestellt. Die Abmischungseinheit 17 wie in 1 dargestellt ist eine Ausführungsform von Hardware, welche Abmischungsoperation 300 wie in 3 dargestellt durchführen kann. Es sind auch Ausführungsformen möglich und denkbar, in denen die Abmischungsoperation 300 durch Software, die auf einem Prozessor ausgeführt wird, durchgeführt wird. In einer Ausführungsform kann die Abmischungsoperation lineare Übergänge der Lautstärke zwischen den zwei Strömen verwenden. In einer anderen Ausführungsform kann die Abmischungsoperation logarithmische Übergänge in der Lautstärke verwenden. Andere Abmischungsprofile sind denkbar.
In dem gezeigten Beispiel wird die anfängliche Tonausgabe, die bei Empfang eines Simulcast Radiosignals bereitgestellt wird, hauptsächlich von dem analogen Datenstrom bereitgestellt („analog basierter Ton“). Damit basiert der Großteil (wenn nicht die gesamte) der Signalstärke des Ausgabetonsignals auf dem Programminhalt, der während der Vorabmischungsphase aus dem analogen Radiosignal extrahiert wurde.
Während der Abmischungsoperation wird der Anteil des analogen Datenstroms an der Signalstärke des Tonausgabesignals allmählich reduziert. Dementsprechend wird der Anteil des digitalen Datenstroms an der Signalstärke des Tonausgabesignals („digital basierter Ton“) allmählich erhöht. Die allmähliche Signalstärkeerhöhung des digital basierten Tons mit der entsprechenden Reduzierung der Signalstärke des analog basierten Tons kann auf eine solche Weise durchgeführt werden, dass die Signalstärke der kombinierten Tonausgabe relativ konstant bleibt.
Die Abmischungsoperation kann fortgeführt werden, bis der Signalstärkeanteil des analog basierten Tons praktisch (wenn nicht vollständig) eliminiert ist. Der Signalstärkeanteil des digital basierten Tons kann entsprechend erhöht werden, bis er die Signalstärke des analog basierten Tons erreicht hat, welche während der Vorabmischungsphase erreicht wurde. Sobald dieser Punkt erreicht wurde, kann die Abmischungsoperation als vollständig bezeichnet werden. Während der Nachabmischungsphase ist der Ton hauptsächlich (wenn nicht vollständig) digital basiert.
Wenn das digitale Signal nach dem Durchführen der Abmischungsoperation nachlässt, dann kann die Tonausgabe wieder analog erzeugt werden. Ausführungsformen eines Radioempfängers sind möglich und denkbar, in denen eine umgekehrte Abmischungsoperation durchgeführt wird, wenn die Bitfehlerrate (BER) des empfangenen digitalen Radiosignals unter einen bestimmten Schwellenwert fällt. Sollte das digitale Signal nachfolgend mit einer BER wiedererlangt werden, welche den Schwellenwert überschreitet, dann kann die hierin dargestellte Abmischungsoperation erneut durchgeführt werden, um von dem analog erzeugten Ton zu dem digital erzeugten Ton überzugehen.
4 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform einer Verzögerungseinheit darstellt. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet die Verzögerungseinheit 16 einen asynchronen Abtastratenkonvertierer (ASRC) 42A der gekoppelt ist, um den digitalen Datenstrom von dem digitalen Demodulierer 14 zu empfangen. Die Verzögerungseinheit 16 beinhaltet auch einen ASRC 42B, der gekoppelt ist, um den analogen Datenstrom von dem analogen Demodulierer 15 zu empfangen. Jeder der ASRC 42B und 42B kann seine entsprechenden Datenströme mit jeweiligen Eingabeabtastraten empfangen. Die entsprechenden Datenströme können von jedem der ASRC 42A und 42B mit jeweiligen Ausgabeabtastraten ausgegeben werden, die sich von den jeweiligen Eingabeabtastraten unterscheiden können. Zum Beispiel kann das ASRC 42A den digitalen Datenstrom mit einer Eingabeabtastrate von 44 kHz empfangen und den digitalen Datenstrom mit einer Ausgabeabtastrate von 43,5 kHz bereitstellen. Die entsprechenden Abtastraten bei der jeder der ASRC 42A und 42B ihre jeweiligen Ausgabedatenströme bereitstellen, können anpassbar sein. Die Möglichkeit, die jeweiligen Abtastraten der ASRC 42A und 42B zu variieren, kann verwendet werden, um die Zeitangleichung zwischen den digitalen und analogen Datenströmen anzugleichen, wie in größerem Detail nachstehend diskutiert werden wird.
Die Ausgabe von ASRC 42A kann von einem FIFO 46A empfangen werden, während die Ausgabe des ASRC 42B von einem FIFO 46B empfangen werden kann. Jeder der FIFOs 46A und 46B kann einen temporären Speicher empfangener Abtastungen bereitstellen, bevor er diese an die Abmischungseinheit 17 ausgibt. Die Ausgaberate bei der jeder der FIFOs 46A und 46B Abtastungen bereitstellt, kann mit einer jeweiligen Rate übereinstimmen, bei der die Abtastungen von der Abmischungseinheit 17 verarbeitet werden können.
In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet die Verzögerungseinheit 16 weiterhin eine Verzögerungsschätzungseinheit 44, welche gekoppelt ist, um jeden der digitalen und analogen Datenströme zu empfangen. Genauer gesagt, werden die digitalen und analogen Datenströme durch die Verzögerungsschätzungseinheit 44 von FIFO 46A bzw. FIFO 46B in dieser Ausführungsform empfangen. Die Verzögerungsschätzungseinheit 44 kann eine Verzögerung oder einen Zeitgebungsunterschied zwischen den digitalen und analogen Datenströmen bestimmen. Zusätzlich kann die Verzögerungsschätzungseinheit 44 bestimmen, welcher der zwei Datenströme dem anderen vorangeht. Basierend auf der Ermittlung, welcher Datenstrom vorangeht und der Menge der Verzögerung zwischen den Signalen, kann die Verzögerungsschätzungseinheit 44 Verzögerungsanpassungssignale erzeugen. Ein erstes Verzögerungsanpassungssignal (oder ein Satz von Verzögerungsanpassungssignalen), Anpassungsverzögerung A, kann an ASRC 42A bereitgestellt werden. Ein zweites Verzögerungsanpassungssignal (oder ein Satz von Verzögerungsanpassungssignalen), Anpassungsverzögerung B, kann an ASRC 42B bereitgestellt werden. Die Verzögerungsanpassungssignale, welche durch einen jeweiligen der ASRCs 42A und 42B empfangen werden, können diesen dazu veranlassen, seine Ausgabeabtastrate zu verändern.
Die Anpassung der Ausgabeabtastraten von ASRC 42A und ASRC 42B kann die Verzögerung ihrer jeweiligen Datenströme ändern und somit die Zeitgebungsbeziehung dazwischen verändern. Das Reduzieren der Ausgabeabtastrate von einem gegebenen ASRC kann Verzögerungen zu dem Pfad für seinen jeweiligen Datenstrom hinzufügen. Das Erhöhen der Ausgabeabtastrate von einem gegebenen ASRC kann die Verzögerung zu dem Pfad für seinen jeweiligen Datenstrom reduzieren. Dementsprechend kann eine Verzögerungsschätzungseinheit 44 Verzögerungsanpassungssignale erzeugen, um die Verzögerung in wenigstens einem Pfad, wenn nicht in beiden, zu ändern, um die Zeitgebungsbeziehung zwischen den analogen und digitalen Datenströmen zu ändern. Des Weiteren kann die Änderung der Verzögerung in einem oder in beiden Pfaden durchgeführt werden, um den analogen Datenstrom mit dem digitalen Datenstrom enger anzugleichen. Wenn der analoge Datenstrom und der digitale Datenstrom genügend (wenn nicht vollständig) zeitlich angeglichen sind, dann kann die Verzögerungsschätzungseinheit 44 die Abtastrate(n) auf ihre Nominalwerte zurücksetzen und ein Abmischungssignal (Abmischung) ausgeben. In Antwort auf den Empfang des Abmischungssignals kann die Abmischungseinheit 17 die Abmischungsoperation zum Übergang von analog basiertem Ton zu digital basiertem Ton auslösen.
5 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform einer Verzögerungsschätzungseinheit 44 darstellt, die verwendet werden kann, um dynamisch die relative Verzögerung zwischen den analogen und digitalen Datenströmen zu bestimmen. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet die Verzögerungsschätzungseinheit 44 einen ersten Tiefpassfilter 52A der gekoppelt ist, um den digitalen Datenstrom zu empfangen. Ein zweiter Tiefpassfilter 52B ist gekoppelt, um den analogen Datenstrom zu empfangen. Die Tiefpassfilter 52A und 52B sind in dieser Ausführungsform als digitale Filter implementiert. Es sei angemerkt, dass in Ermangelung von Tiefpassfiltern auch Bandpassfilter verwendet werden können. In jedem Fall kann das Filtern durchgeführt werden, um einen unteren Anteil des Tonspektrums passieren zu lassen, während der obere Anteil des Tonspektrums eliminiert wird, um den gesamten Anteil von Daten zu reduzieren, der für die Bestimmung der relativen Verzögerung zwischen den analogen und den digitalen Datenströmen verwendet wird.
In einer Ausführungsform können die Tiefpassfilter 52A und 52B eine Abschneidefrequenz in dem Bereich von 40 - 60 Hz (z. B. 50 Hz) haben. Tiefpassfiltern (oder Bandpassfiltern in einem unteren Anteil des Tonspektrums) kann die Menge von Daten die in der Verzögerungsschätzungsoperation verarbeitet werden müssen relativ zu der Verarbeitung der vollen 20 kHz des Tonspektrums reduzieren. Genauer gesagt, kann die Abtastrate durch Verwendung nur eines kleinen unteren Teils des Tonspektrums reduziert werden, weil die Nyquist-Frequenz niedriger ist. Somit beträgt unter Verwendung des 50 Hz-Beispiels die Nyquist-Frequenz (und somit die Abtastrate) 100 Hz, wohingegen die für das 20 kHz Audiospektrum benötigte minimale Abtastrate 40 kHz beträgt.
Der Tiefpassfilter 52A kann einen ersten gefilterten Datenstrom an den Dezimator 54a ausgeben. In ähnlicher Weise kann der Tiefpassfilter 52B einen zweiten gefilterten Datenstrom an den Dezimator 54B ausgeben. Die Dezimatoren 54A und 54B können die in der Verzögerungsschätzungsoperation zu verarbeitende Datenmenge durch eliminieren von Abtastungen weiter reduzieren. In der gezeigten Ausführungsform können die Dezimatoren 54A und 54B eine von jeweils N-Abtastungen behalten, wobei N eine ganze Zahl größer als 1 ist (in einer Ausführungsform N=2oo). Dementsprechend können die Dezimatoren 54A und 54B dezimierte Datenströme bereitstellen durch die Ausgabe von einer aus jeweils N empfangenen Abtastungen. Im Allgemeinen kann der Wert von N berechnet werden durch die Formel N<fs/(2f), wobei fs die Abtastrate (vor der Dezimation) und f die Kantenfrequenz des Filters ist.
Daten von den dezimierten Datenströmen können von den Puffern 56A und 56B (entsprechend den Dezimatoren 54A bzw. 54B) empfangen werden. In einer Ausführungsform kann jeder der Puffer 56A und 56B als ein FIFO implementiert werden. Die Reduzierung der in dem Verzögerungsschätzungsprozess zu verwendenden Menge von Daten durch das Tiefpassfiltern und die Dezimation kann wiederum dazu verwendet werden, um die Puffer 56A und 56B relativ klein zu gestalten, im Vergleich zu dem Speicherplatz der für eine höhere Anzahl von Abtastungen benötigt werden würde, die mit der Verarbeitung eines größeren Teils des Tonspektrums einherginge.
Jeder der Puffer 56A und 56B ist gekoppelt, um Daten von seinem jeweils empfangenen dezimierten Datenstrom an den Korrelierer 57 bereitzustellen. Der Korrelierer 57 kann eine digitale Korrelierungsoperation auf den zwei Strömen dezimierter Daten durchführen, wobei die Resultate hiervon die relative Zeitangleichung zwischen den analogen und digitalen Datenströmen zu einem bestimmten Zeitpunkt anzeigen. Genauer gesagt kann die durch den Korrelierer 57 durchgeführte Korrelationsoperation das Multiplizieren von dezimierten Daten von jedem Strom beinhalten. Das Ergebnis der Multiplikation kann als Rauschen erscheinen, mit einer großen Spitze, wenn die Datenströme zeitlich angeglichen sind. Der Korrelierer 57 kann auch bestimmen, welcher der analogen und digitalen Datenströme dem anderen vorangeht.
Die Ausgabe des Korrelierers 57 kann ein Vorzeichen behaftetes Produkt sein, welches durch eine Spitzensucheinheit 58 empfangen wird. In der dargestellten Ausführungsform kann die Spitzensucheinheit 58 die Korrelationsergebnisse über die Zeit analysieren, um nach Spitzen zu suchen, die anzeigen, dass die digitalen Datenströme zeitlich angeglichen sind. In manchen Ausführungsformen kann eine Quadrierungsfunktion das Produkt, welches durch den Korrelierer 57 ausgegeben wird, quadrieren, um die Spitzen weiter zu verstärken. Basierend auf den empfangenen Daten kann die Spitzensucheinheit 58 einen Hinweis auf die relative Verzögerung zwischen dem analogen Datenstrom und dem digitalen Datenstrom ausgeben. Die Anzeige von relativer Verzögerung kann einen Hinweis beinhalten, welcher der zwei Datenströme dem anderen vorangeht.
Der Verzögerungshinweis, welcher durch die Spitzensucheinheit ausgegeben wird, kann von einer Verzögerungssteuerungseinheit 59 empfangen werden. Basierend auf dem empfangenen Verzögerungshinweis kann die Verzögerungssteuerungseinheit 59 verschiedene Steuerungssignale erzeugen. In der dargestellten Ausführungsform kann die Verzögerungssteuereinheit 59 Verzögerungsanpassungssignale (Verzögerungsanpassung) erzeugen, welche an die funktionale Einheit in dem Pfad von einem oder von beiden Datenströmen bereitgestellt werden können, um ihre relative Verzögerung anzugleichen. In manchen Ausführungsformen (wie nachstehend diskutiert werden wird) kann die Verzögerungssteuerungseinheit 59 ein Auswahlsignal ausgeben oder zurückziehen, basierend auf der angezeigten Verzögerung, um die Datenströme in entsprechende Signalpfade zu leiten. Die Verzögerungssteuerungseinheit 59 kann in der dargestellten Ausführungsform darüber hinaus die angewendeten Verzögerungen verfolgen und das Abmischungssignal ausgeben, wenn ein Hinweis dafür empfangen wird, dass die relative Verzögerung zwischen den analogen und digitalen Datenströmen Null oder genügend klein ist, sodass eine Abmischungsoperation durchgeführt werden kann, ohne Tonartefakte zu erzeugen.
6 ist ein Blockdiagramm, welches eine andere Ausführungsform einer Verzögerungsschätzungseinheit darstellt. In dieser bestimmten Ausführungsform implementiert die Verzögerungseinheit 16 nur einen einzelnen FIFO 46 (im Gegensatz zu einem in jedem Datenpfad). Des Weiteren implementiert die Verzögerungseinheit 16 in dieser Ausführungsform zwei Auswahlschaltkreise 43A und 43B. Die digitalen Datenströme können an den „1“ Eingang von jedem der Auswahlschaltkreise 43A und 43B bereitgestellt werden. Der analoge Datenstrom kann an den „o“ Eingang von jedem der Auswahlschaltkreise 43A und 43B bereitgestellt werden.
Die Verzögerungsschätzungseinheit 44 kann in dieser Ausführungsform die digitalen und analogen Datenströme direkt von dem digitalen Demodulierer 14 bzw. dem analogen Demodulierer 15 empfangen. Basierend auf der Bestimmung welcher Datenstrom dem anderen zeitlich vorangeht, kann der Verzögerungsschätzer 44 ein Auswahlsignal (Auswahl) ausgeben und / oder zurückziehen, was dazu führt, dass sein Gegenstück (Auswahl_) in den gegenteiligen Zustand übergeht. Wenn der digitale Datenstrom in dieser Ausführungsform vorangeht, dann kann der Verzögerungsschätzer 44 das Auswahlsignal eine logische 1 ausgeben, was dazu führt, dass der digitale Datenstrom von dem Auswahlschaltkreis 43A ausgewählt wird und der analoge Datenstrom von dem Auswahlschaltkreis 43B ausgewählt wird. Wenn der analoge Datenstrom vorangeht, dann kann das Auswahlsignal als eine logische o ausgegeben werden, was dazu führt, dass der Auswahlschaltkreis 43A den analogen Datenstrom auswählt und der Auswahlschaltkreis 43B den digitalen Datenstrom auswählt.
Der führende Datenstrom, der von dem Auswahlschaltkreis 43A ausgegeben wird, kann an den ASRC 42A bereitgestellt werden. Der Verzögerungsschätzer 44 kann Anpassungssignale (Anpassungsverzögerung A) an den ASRC 42A bereitstellen, um die Verzögerung in dem Pfad des vorangehenden Datenstromes zu erhöhen, bis er mit dem nachhängenden Datenstrom genügend angeglichen ist. Die Verzögerung kann durch das Reduzieren der Abtastrate des ASRC 42A erhöht werden. Die Ausgabe des ASRC 42A kann dann an den FIFO 46 bereitgestellt werden. Der FIFO wiederum kann die Daten von dem führenden Datenstrom mit seiner Ausgabeabtastrate an die Abmischungseinheit 17 bereitstellen.
Die nachlaufende Datenstromausgabe von dem Auswahlschaltkreis 43B kann an den ASRC 42B bereitgestellt werden. Die Ausgabeabtastrate von ASRC 42B kann mit der von Abmischungseinheit 17 übereinstimmen. Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform zwischen der Ausgabe von ASRC 42B und der entsprechenden Eingabe von Abmischungseinheit 17 kein FIFO verwendet. Die Verzögerungsschätzungseinheit 44 in der dargestellten Ausführungsform ist weiterhin gekoppelt, um das Abmischungssignal an die Abmischungseinheit 17 bereitzustellen, in Antwort auf die Bestimmung, dass die analogen und digitalen Datenströme zeitlich genügend angeglichen sind.
Die Verzögerungsschätzungseinheit 44 kann in dieser Ausführungsform auch ein Signal oder Signale (führend) bereitstellen, welche/s anzeigt, welcher der analogen und digitalen Datenströme dem anderen vorangeht. Basierend auf dem Zustand der führenden Anzeige kann die Abmischungseinheit 17 bestimmen, welcher der Pfade den analogen Datenstrom bereitstellt und welcher den digitalen Datenstrom bereitstellt. Die Abmischungseinheit 17 kann dann die Daten verwenden, die von dem Pfad empfangen werden, von dem angezeigt wird, dass er den analogen Datenstrom bereitstellt, um Ton zu erzeugen, bis die Abmischungsoperation beginnt.
Eine andere Ausführungsform einer Verzögerungseinheit 16 ist in 7 dargestellt. In dieser speziellen Ausführungsform verwendet die Verzögerungseinheit 16 einen einzelnen ASRC 42 und einen einzelnen FIFO 46. In dieser Ausführungsform stimmt die Ausgangsabtastrate des analogen Demodulierer 15 mit derselben der Abmischungseinheit 15 überein, während die Ausgabeabtastrate des digitalen Demodulierers 14 dies nicht tut. Es sei jedoch angemerkt, dass Ausführungsformen möglich und denkbar sind, in denen die Ausgabeabtastrate des digitalen Demodulierers 14 mit der Ausgabeabtastrate der Abmischungseinheit 17 übereinstimmt. In ähnlicher Weise sind Ausführungsformen möglich und denkbar, in denen die Ausgabeabtastrate des analogen Demodulierers 15 nicht mit der Ausgabeabtastrate der Abmischungseinheit 17 übereinstimmt.
In der dargestellten Ausführungsform kann der ASRC 42 die Abtastrate des digitalen Datenstromes so, wie sie von dem digitalen Demodulierer 42 empfangen wurde, in die der Abmischungseinheit 17 konvertieren. Der Verzögerungsschätzer 44 kann den analogen Datenstrom von dem analogen Demodulierer 15 und den digitalen Datenstrom mit der konvertierten Abtastrate von dem ASRC 42 empfangen. Der Verzögerungsschätzer kann bestimmen, welcher der Datenströme anfänglich dem anderen vorangeht, sowie die Menge von Verzögerung, und kann die Auswahl und die vorangehenden Signale entsprechend setzen.
Der vorangehende Datenstrom kann durch den Auswahlschaltkreis 43A an den FIFO 46 ausgegeben werden. Die Verzögerungsschätzungseinheit 44 kann die Verzögerung des vorangehenden, anzupassenden Signals in dieser Ausführungsform durch das Manipulieren der zirkulären Distanz zwischen den Lese- und Schreibe-Zeigern von FIFO 46 verursachen. Wie in dem Diagramm gezeigt, sind die Lese- und Schreibe-Zeiger von FIFO 46 durch eine zirkuläre Distanz D getrennt. Die Erhöhung des Wertes von D kann eine Erhöhung der Menge von Zeitdatenresten in FIFO 46 verursachen, wodurch die auf den vorangehenden Datenstrom angewendete Verzögerung erhöht wird. Dementsprechend kann (können) das Verzögerungsanpassungssignal (die Verzögerungsanpassungssignale), welche(s) durch die Verzögerungsschätzungseinheit 44 erzeugt wird (werden), die Lese- und Schreibe-Zeiger-Trennung für FIFO 46 ändern und dabei die auf den vorangehenden Datenstrom angewendete Verzögerung ändern.
Die Ausgabe von FIFO 46 kann an die Abmischungseinheit 17 mit ihrer Ausgangsabtastrate bereitgestellt werden, wie auch die Ausgabe des Auswahlschaltkreises 43B. In Antwort auf die Ausgabe des Abmischungssignals durch die Verzögerungsschätzungseinheit 44 kann die Abmischungsoperation beginnen.
8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Verfahrens zum dynamischen Angleichen von Programminhalt darstellt, welcher von analogen und digitalen Radiosignalen in einem Simulcast empfangen wurde. Das hierin beschriebene Verfahren kann mit den verschiedenen Ausführungsformen eines Radioempfängers und einer Verzögerungseinheit wie vorstehend diskutiert implementiert werden und kann mit verschiedenen anderen Hardware- und / oder Software-Ausführungsformen verwendet werden, die hierin nicht explizit diskutiert werden.
Das Verfahren 800 in der gezeigten Ausführungsform beginnt mit dem Empfangen von analogen und digitalen Radiosignalen eines Simulcast (Block 805). Das Simulcast-Signal kann ähnlich dem in 3 dargestellten sein. Nach dem Empfangen des Simulcast-Signals können entsprechende digitale und analoge Datenströme aus den digitalen bzw. analogen Radiosignalen extrahiert werden (Block 810). Anfängliche Tonausgabe kann ausschließlich von dem analogen Datenstrom bereitgestellt werden (Block 815).
Basierend auf den in den digitalen und analogen Datenströmen enthaltenen Informationen kann eine zwischen diesen existierende Empfangsverzögerung bestimmt werden (Block 820). Basierend auf der Menge der Empfangsverzögerung, sowie der Bestimmung, welcher Datenstrom dem anderen vorangeht, kann die Verzögerung angepasst werden (Block 825). Die Anpassung der Verzögerung kann in manchen Ausführungsformen durch Anpassung der jeweiligen Ausgabeabtastraten von einem oder mehreren Abtastratenkonvertierern durchgeführt werden, so wie in den in Verbindung mit den 4 und 6 beschriebenen. Für Ausführungsformen ähnlich der 7 kann die Verzögerungsanpassung durch Ändern einer zirkulären Trennung zwischen Lese- und Schreibe-Zeigern eines FIFO durchgeführt werden. Ausführungsformen, in welchen die Verzögerung eines Datenstromes durch hierin nicht explizit beschriebene Verfahren durchgeführt wird sind auch möglich und denkbar.
Wenn die zwei Datenströme zeitlich nicht genügend angeglichen sind (Block 830), dann kann der Verzögerungsanpassungsprozess von Block 825 fortgesetzt werden. Sobald die beiden Datenströme zeitlich genügend angeglichen sind (d. h. dass eine relative Verzögerung innerhalb einer spezifizierten Toleranz liegt), kann eine Abmischungsoperation beginnen (Block 835). Die Abmischungsoperation kann den Anteil des digitalen Datenstromes an dem Ausgabeton schrittweise erhöhen, während der Anteil des analogen Datenstromes entsprechend reduziert wird. Nach Vervollständigung der Abmischungsoperation kann der Ton rein von dem digitalen Datenstrom ausgegeben werden (Block 840).
Wie oben bemerkt, kann der Ton bei anfänglichem Empfang eines Simulcast-Signals aus dem analogen Datenstrom erzeugt werden. Somit kann der Fall, in dem der analoge Datenstrom dem digitalen Datenstrom vorangeht, eine Situation darstellen, in welcher der Datenstrom, der den Ton bereitstellt, gleichzeitig der Datenstrom ist, auf den die Verzögerung angewendet werden muss. Wenn die Verzögerung plötzlich oder in großen Mengen angewendet wird, dann können für einen Hörer hörbare Tonartefakte entstehen. Dementsprechend zeigt 9 ein Flussdiagramm, welches auf ein Verfahren zur Verzögerung des analogen Datenstromes ohne die Erzeugung von Tonartefakten gerichtet ist, wenn dieser anfänglich vorangeht.
Das Verfahren 900 beginnt mit dem Empfang von digitalen und analogen Radioteilen von einem Simulcast-Radiosignal und der anfänglichen Ausgabe von Ton basierend auf dem analogen Teil (Block 905).Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Durchführen einer Bestimmung, dass der analoge Teil des Simulcast-Signals dem digitalen Teil vorangeht und das Aufnehmen der Menge von Verzögerung (Block 910). Die Bestimmung, welches Signal vorangeht und um wieviel kann basierend auf einer Analyse von entsprechenden analogen und digitalen Datenströmen in einer Verzögerungsschätzungseinheit durchgeführt werden, wie vorstehend mit Bezug auf 5 beschrieben. Die anfängliche Menge von Verzögerung kann aufgenommen und als zukünftige Referenz verwendet werden, wenn es notwendig wird, den Empfänger auf die Quelle des Simulcast-Radiosignals neu einzustellen.
Der Verzögerungsanpassungsprozess kann mit der Anwendung einer inkrementellen Menge von Verzögerung auf den entsprechenden analogen Datenstrom beginnen (Block 915).Die Menge von Verzögerung für eine gegebene Erhöhung kann klein genug sein, dass Tonartefakte, die von einem Hörer wahrgenommen werden, vermieden werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform eine Verzögerungserhöhung die von einem Hörer nicht wahrgenommen werden kann 20 Millisekunden (ms) oder weniger pro Sekunde von Ton betragen. Im Allgemeinen kann die Rate, mit der die Verzögerung angewendet wird, irgendeine Rate sein, die angewendet werden kann, ohne durch den Hörer wahrnehmbare Tonartefakte zu erzeugen. Die Verzögerung kann schrittweise durch ein beliebiges der vorstehend beschriebenen Verfahren angewendet werden, sowie durch jene, die hierin nicht explizit beschrieben wurden. Es sei weiter angemerkt, dass in manchen Ausführungsformen Verzögerung in einer kontinuierlichen statt einer schrittweisen Art angewendet werden kann.
Wenn die analogen und digitalen Daten weiterhin nicht angeglichen sind (Block 920, nein), dann wird eine andere Erhöhung von Verzögerung bereitgestellt. Dieser Prozess kann sich selbst mehrere Male wiederholen, wobei der analoge Datenstrom schrittweise und allmählich unter Verwendung einer Rate verzögert wird, die ihn mit dem digitalen Datenstrom angleicht, aber Tonartefakte, die durch einen Hörer wahrgenommen werden, vermeidet.
Sobald die analogen und digitalen Datenströme genügend angepasst sind (Block 920, ja), kann eine Abmischungsoperation beginnen (Block 925). Die Abmischungsoperation kann wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden, wodurch der Anteil des analogen Datenstromes an dem Ausgabeton reduziert wird, während der entsprechende Anteil des digitalen Datenstromes erhöht wird, bis letzterer die alleinige Quelle darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum dynamischen Bestimmen einer relativen Verzögerung zwischen zwei Datenströmen, die aus einem Radio-Simulcast extrahiert wurden. Das Verfahren 1000 kann implementiert werden durch die Verzögerungsschätzungseinheit 44, wie in 5 dargestellt und hierin beschrieben. Andere Hardware-Ausführungen sowie Software-Ausführungen und Kombinationen davon können ebenso verwendet werden, um das Verfahren 1000 zu implementieren.
In der dargestellten Ausführungsform beginnt das Verfahren 1000 mit dem Filtern der analogen und digitalen Datenströme, um gefilterte Datenströme zu erzeugen (Block 1005). Das Filtern kann zulassen, dass Daten, die einem unteren Anteil des Tonspektrums entsprechen, passieren können, während Daten, die höheren Frequenzen entsprechen, zurückgewiesen werden. In einer Ausführungsform kann das Filtern unter Verwendung von Tiefpassfiltern implementiert werden, obwohl Bandpassfiltern eines unteren Anteils des Tonspektrums ebenso möglich und denkbar ist.
Nach dem Filtern kann jeder der gefilterten Datenströme dezimiert werden (Block 1010). Das Dezimieren der gefilterten Datenströme kann durchgeführt werden durch das Reduzieren der Anzahl von Abtastungen und das Behalten lediglich von ausgewählten Abtastungen. In verschiedenen Ausführungsformen wird eine von je N Abtastungen beibehalten, während der Dezimierungsvorgang die verbleibenden N-1 Abtastungen verwirft. Das Durchführen der Dezimierung auf beiden Strömen von gefilterten Daten kann in entsprechenden Strömen von dezimierten Daten resultieren. Die Ströme von dezimierten Daten können dann in jeweiligen Puffern gespeichert werden (Block 1020). Ein Korrelator kann die dezimierten Datenströme von jedem der Puffer empfangen und eine Korrelationsoperation durchführen (Block 1025). Die Korrelationsoperation kann bestimmen, welcher der Datenströme dem anderen vorangeht, sowie die Menge der Verzögerung zwischen diesen. Basierend auf den Resultaten der Korrelation kann die Angleichung der digitalen und analogen Datenströme angezeigt werden (Block 1030). Da das Verfahren ein dynamisches Verfahren ist, kann es für ankommende Daten zu Block 1005 zurückkehren und kontinuierlich durch die Hardware und / oder Software durchgeführt werden, in der es implementiert ist.
Während die vorliegende Offenbarung Referenzen auf bestimmte Ausführungsformen beinhaltet, versteht sich, dass die Ausführungsformen beispielhaft sind und dass der Umfang der Offenbarung hierdurch nicht beschränkt wird. Beliebige Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Diese Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen können in den Umfang der Erfindungen fallen, wie sie mit den folgenden Ansprüchen dargelegt werden.

Claims

Vorrichtung aufweisend: Eine Verzögerungseinheit, die konfiguriert ist, um dynamisch eine Menge von Verzögerung zwischen analog übertragenen und digital übertragenen Teilen einer Radioprogrammsimultanausstrahlung zu bestimmen, welche durch die Vorrichtung empfangen wird, wobei die Verzögerungseinheit aufweist: einen ersten Abtastratenkonvertierer; einen Auswahlschaltkreis, gekoppelt, um einen ersten Datenstrom oder einen zweiten Datenstrom an den ersten Abtastratenkonvertierer bereitzustellen, wobei der erste Abtastratenkonvertierer konfiguriert ist, um die Verzögerung zwischen den analog übertragenen und digital übertragenen Teilen der Radioprogrammsimultanausstrahlung anzupassen durch Anpassen einer Abtastrate des ausgewählten ersten oder zweiten Datenstroms.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungseinheit konfiguriert ist, um eine Zeitmenge zu bestimmen, um welche der eine der analog übertragenen und digital übertragenen Teile dem anderen der analog übertragenen und digital übertragenen Teile voran geht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungseinheit konfiguriert ist, um den ersten Datenstrom von einem ersten Pfad und den zweiten Datenstrom von einem zweiten Pfad zu empfangen, wobei der erste Datenstrom eine erste digitale Version von einem Radioprogramm ist, welches von dem ersten Pfad von dem analog übertragenen Teil der Radioprogramm-simultanausstrahlung extrahiert wurde und wobei der zweite Datenstrom eine zweite digitale Version von dem Radioprogramm ist, welches von dem zweiten Pfad von dem digital übertragenen Teil der Radioprogrammsimultan-ausstrahlung extrahiert wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verzögerungseinheit konfiguriert ist, um in Antwort auf die Bestimmung, dass der zweite Datenstrom den ersten Datenstrom nachhängt, den Auswahlschaltkreis zu veranlassen, den ersten Datenstrom auszuwählen und den ersten Abtastratenkonvertierer zu veranlassen, eine Menge von Verzögerung zu erhöhen, die auf den ersten Datenstrom angewendet wird, bis der erste Datenstrom und der zweite Datenstrom eine Zielzeitangleichung erreichen und wobei die Verzögerungseinheit konfiguriert ist, um die Menge von Verzögerung mit einer Rate zu erhöhen, die hörbare Artefakte in einem Tonausgabesignal zu vermeiden, welches von dem analog übertragenen Teil des Radioprogramms erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verzögerungseinheit konfiguriert ist, um die Menge von Verzögerung, die auf den ersten Datenstrom angewendet wird, schrittweise zu erhöhen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend wenigstens eine Verzögerungssteuerungseinheit, wobei die Verzögerungs-steuerungseinheit konfiguriert ist, um eine relative Verzögerung zwischen den analog übertragenen und digital übertragenen Teilen von einer Radioprogrammsimultanausstrahlung anzupassen in Antwort auf einen Hinweis auf die Menge von Verzögerung, die durch die Verzögerungseinheit erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungseinheit konfiguriert ist, um erste und zweite gefilterte Datenströme zu erzeugen, basierend auf den digital übertragenen und analog übertragenen Teilen und wobei die Verzögerungseinheit weiterhin erste und zweite Dezimatoren beinhaltet, die konfiguriert sind, um eine Anzahl von Abtastungen in jedem der ersten und zweiten gefilterten Datenströme jeweils zu reduzieren, um erste bzw. zweite dezimierte Datenströme zu produzieren.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verzögerungseinheit weiterhin konfiguriert ist, um eine Korrelation der ersten und zweiten dezimierten Datenströme durchzuführen, um einen Hinweis für eine Zeitangleichung des ersten gefilterten Datenstroms relativ zu dem zweiten gefilterten Datenstrom zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungseinheit weiterhin konfiguriert ist, um den ersten Datenstrom, der mit dem analog übertragenen Teil korrespondiert, und den zweiten Datenstrom, der mit dem digital übertragenen Teil korrespondiert, an eine Zielzeitangleichung anzugleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend eine Abmischungseinheit, die gekoppelt ist, um den ersten Datenstrom und den zweiten Datenstrom zu empfangen, wobei die Abmischungseinheit konfiguriert ist, um zunächst Tonausgabe allein aus dem ersten Datenstrom zu erzeugen und wobei die Abmischungseinheit weiterhin konfiguriert ist, um danach Tonausgabe allein aus dem zweiten Datenstrom zu erzeugen in Antwort auf das Erreichen einer Zielzeitangleichung.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Abmischungseinheit konfiguriert ist, um von der Ausgabe nur des ersten Datenstroms zur Tonwiedergabe überzugehen zur Ausgabe nur des zweiten Datenstroms zur Tonwiedergabe, wobei der Übergang das Reduzieren einer ersten variablen Signalstärke von Ton, der von dem ersten Datenstrom erzeugt wurde und das entsprechende Erhöhen einer zweiten variablen Signalstärke von Ton, der von dem zweiten Datenstrom erzeugt wurde, umfasst.
Verfahren aufweisend: einen Radioempfänger, der analog übertragene und digital übertragene Teile von einem Radioprogramm jeweils als erste und zweite Datenströme empfängt; und eine Verzögerungseinheit, die dynamisch eine Menge von Verzögerung zwischen den analog übertragenen und digital übertragenen Teilen der Radioprogrammsimultanausstrahlung bestimmt, wobei die analog übertragenen und digital übertragenen Teile identischen Inhalt beinhalten; und Anpassen der Menge an Verzögerung zwischen den analog übertragenen und digital übertragenen Teilen der Radioprogrammsimultanausstrahlung durch die Verzögerungseinheit, wobei Anpassen der Verzögerung das Auswählen von einem von dem ersten und dem zweiten Datenstrom aufweist, der an einen ersten Abtastratenkonvertierer bereitzustellen ist und weiterhin aufweisend, Anpassen einer Abtastrate für den ausgewählten von dem ersten und dem zweiten Datenstrom durch den ersten Abtastratenkonvertierer.
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend: Tiefpassfiltern der ersten und zweiten Datenströme, um erste bzw. zweite gefilterte Daten zu bilden; Reduzieren einer Anzahl von Abtastungen der ersten gefilterten Daten und der zweiten gefilterten Daten, um erste und zweite dezimierte Daten zu bilden; und Korrelieren der ersten dezimierten Daten und der zweiten dezimierten Daten, um die Menge von Verzögerung zwischen den analog übertragenen und digital übertragenen Teilen von dem Radioprogramm zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend: die Verzögerungseinheit erzeugt einen Hinweis für die Menge von Verzögerung zwischen den analog übertragenen und den digital übertragenen Teilen von dem Radioprogramm; und Reduzieren der Menge von Verzögerung in Antwort auf den Hinweis bis der erste Datenstrom und der zweite Datenstrom zeitlich angeglichen sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Reduzieren der Verzögerung das Ändern einer Rate umfasst, mit der ein erster Abtastratenkonvertierer den ausgewählten von den ersten und zweiten Datenströmen abtastet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Reduzieren der Menge von Verzögerung weiterhin das Ändern einer Rate umfasst, mit der ein zweiter Abtastratenkonvertierer einen von dem ersten und dem zweiten Datenstrom abtastet, der nicht an den ersten Abtastratenkonvertierer bereitgestellt wurde.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin aufweisend das Ausgeben des ausgewählten von dem ersten und dem zweiten Datenstrom durch den ersten Abtastratenkonvertierer an einen first-in, first-out-Speicher (FIFO).
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend: die Verzögerungseinheit erzeugt einen Hinweis, dass der analog übertragene Teil den digital übertragenen Teilen der Radioprogrammsimultanausstrahlung vorangeht; und Schrittweises Reduzieren der Menge von Verzögerung, bis der erste Datenstrom und der zweite Datenstrom zeitlich angeglichen sind.
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend das Durchführen einer Abmischungsoperation in Antwort auf die Bestimmung, dass der erste Datenstrom und der zweite Datenstrom zeitlich angeglichen sind, wobei das Durchführen der Abmischungsoperation den Übergang von einer Ausgabe nur des ersten Datenstroms zur Tonwiedergabe hin zu einer Ausgabe nur des zweiten Datenstroms für die Tonwiedergabe umfasst, wobei der Übergang das Reduzieren einer ersten variablen Signalstärke von Ton, welcher von dem ersten Datenstrom erzeugt wurde, und das entsprechende erhöhen einer zweiten variablen Signalstärke von Ton, welcher von dem zweiten Datenstrom erzeugt wurde, umfasst.