DE102013015101A1

DE102013015101A1 - Verfahren zur Darstellung von digitalen Empfangssignalen sowie geeignete Vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102013015101A1
Application number: DE102013015101.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Götz
Original assignee: Schaidt Innovations GmbH and Co KG
Current assignee: Schaidt Innovations GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-04-02
Also published as: US20160226609A1; EP3044890A1; KR20160058839A; JP2016535546A; CN105874731A; WO2015036126A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Darstellung, vorzugsweise Empfangen, Aussenden und Anzeigen, von digitalen Empfangssignalen, vorzugsweise DAB Empfangssignale, auf einem zum Empfang von analogen Empfangssignalen vorgesehenen ersten Empfangsgerät, welches folgende Schritte aufweist: Bereitstellen zumindest eines zusätzlichen Empfangskanals in einer Sendeliste des ersten Empfangsgeräts, wobei der zusätzliche Empfangskanal den digitalen Empfangssignalen zugeordnet ist; Erzeugen des zusätzlichen Empfangskanals durch ein zusätzlich zu dem ersten Empfangsgerät vorgesehenes zweites Empfangsgerät, welches digitale Empfangssignale empfängt und analoge Empfangssignale für das erste Empfangsgerät bereitstellt; und Auswählen der digitalen Empfangssignale am ersten Empfangsgerät, um in einem herkömmlichen Empfangsgerät digitale Empfangssignale darzustellen.

Description

Das Konzept der „Interactive RDS Broadcast”-Architektur (kurz IRB) hat folgende Zielsetzung:
Beim Abspielen und Anzeigen von Audioquellen über einen FM-RDS-Empfängers wird eine interaktive Kommunikation und Menüführung realisiert. Es ist ein universelles und komfortables Bedienkonzept.
Dabei wird die Senderliste des FM-RDS-Empfängers verwendet, um die auswählbaren Audioquellen und/oder Menüfunktionen gleichzeitig darzustellen. Wie komfortabel die Senderliste dargestellt und bedient wird, hängt von dem FM-RDS-Empfänger ab und unterscheidet sich nicht vom originären FM-Betrieb. Die Länge der Senderliste wird nur durch die mögliche Anzahl zu übertragender Sender im UKW-Band begrenzt und stellt somit keine Einschränkung dar.
Die „Interactive RDS Broadcast”-Architektur besteht grob aus folgenden Software-Komponenten:

• Verwalten, sortieren und priorisieren von Audioquellen
• Echtzeit MPX-Coder mit FM-Modulator
• Echtzeit Sampleplayer
• Echtzeit Addierer
• MPX-Coder mit reduziertem RDS-Informationen
• FM-Modulator
• Speicher für Samples
• Addierer
• Decoder für Rückkanal

Hardwareseitig müssen die FM-Modulierten Signale im UKW-Band mit einem Pegel von ca. 50–70 dBμV dem FM-RDS-Empfänger zur Verfügung gestellt werden.
Die NF-Ausgänge des FM-RDS-Empfängers müssen digitalisiert, bzw. das ZF-Signal des FM-RDS-Empfängers muss per FM-RDS-Demodulator decodiert werden, und auf den Softwaredecoder für den Rückkanal gegeben werden.
Die „Interactive RDS Broadcast”-Kommunikation funktioniert folgendermaßen:
Anmerkung: Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten die Kommunikation zu realisieren:

1. Variante: Die ZF wird vom Radio wieder ausgegeben und vom IRB ausgewertet.
2. Variante: Ins MPX-Signal wird eine eindeutige Kennung im Audiofrequenzbereich dazugerechnet, welche an den Endstufenausgängen vom IRB ausgewertet werden kann.

Für alle vorselektierten Audioquellen wird der Name der Audioquelle als PS-Code in das MPX-Signal ohne Audio gerechnet, Frequenzmoduliert und an den FM-RDS-Empfänger „gesendet”. Durch Abspecken des RDS-Protokolls, zwischenspeichern und zusammenfassen der FM-Signale kann der technische Aufwand gering gehalten werden.
Die Senderliste zeigt alle PS-Codes – also die Namen der Audioquellen – als „Sender” im FM-RDS-Empfänger an. Wird nun einer der angezeigten „Sender” vom Bediener ausgewählt, empfängt der FM-RDS-Empfänger zunächst den Sender ohne Audio (Stille). Gleichzeitig wird – je nach Variante – das ZF-Signal oder die Audio dem IRB zur Verfügung gestellt. Erkennt nun die IRB einen PS-Code, welcher identisch ist mit einem momentan „sendenden” PS-Code, schaltet das IRB auf die ausgewählte Audioquelle, bzw. führt die entsprechende Menüfunktion aus.
Die „Interactive RDS Broadcast”-Kommunikation hat folgende Vorteile:
Das IRB muss keine Steuerbefehle interpretieren, sondern basiert auf eine konzeptionell statischen Steuerinformation vom Bediener. Die Kommunikation zwischen IRB und Bediener ist dadurch eindeutig und stabil.
Das IRB-Bedienkonzept ist herstellerunabhängig mit jedem FM-RDS-Empfänger verwendbar – auch in der häuslichen und mobilen Unterhaltungselektronik.
Keine Beschränkung auf Autoradios. Kein CAN notwendig, daher ohne SW-Anpassungen an die Fahrzeugherstellern. Keine Requalifizierung von nachgerüsteten Fahrzeugen. Kein Bedienelement des originären FM-RDS-Empfängers wird zweckentfremdet verwendet oder erhält zusätzliche Funktionen. Intuitive Bedienung und Bedienerführung. Stationstasten können wie bisher verwendet werden. Die Lenkradfernbedienung im Auto behält ihre originären Funktionen. Die Fernbedienungen in der Unterhaltungselektronik sind uneingeschränkt verwendbar.
Keine Beschränkung auf eine feste Anzahl von Favoriten oder Speicherplätzen. Dynamische Gestaltung der Senderliste möglich.
Senderauswahl durch Scrollen und Weiterblättern, kein träges bzw. lästiges Durchschalten von Sender zu Sender. Senderwechsel ohne Zeitverlust in beliebiger Abfolge. Kein zusätzliches Bedien- oder Anzeigeelement notwendig.
Einfache Installation und Integration ohne besonderen Konfigurationsprozess.
1 gibt die technische Realisierung/Konzept eines Nachrüst-DAB-Tuners via FM-RDS-Empfänger mit dem „Interactive RDS Broadcast”-Bedienkonzept wieder.
Für die technische Realisierung des eigentlichen DAB-Tuners und den Frontends gibt es mehrere Möglichkeiten. Sie gibt keinen speziellen Chipsatz vor. Es ist ein Doppeltuner zu verwenden. Die automotive Tauglichkeit und die von Porsche geforderte Empfangsempfindlichkeit muss gewährleistet sein. Alle Konzepte stellen grundsätzlich mindestens folgende Schnittstellen zur Verfügung:

• Digitaler Audio-Datenstrom (Stereo)
• Datendienste
• Kommunikationsschnittstelle zum steuern des DAB-Tuners, und zum Auslesen der DAB-Senderliste

Da das komplette Bedienen des DAB-Tuners über den RDS-Kanal des FM-Tuners in der PAG-Headunit realisiert wird, müssen sinngemäß folgende Aufgaben in der Software implementiert werden:
Die DAB-Senderliste muss nach Relevanz sortiert werden. Dazu wird jeder „Sender” statistisch erfasst: je länger demnach ein Sender gehört wird, desto weiter vorne erscheint der Sender in der Sendeliste. Die Statistik muss auch derzeit nicht zu empfangene Sender erfassen (für z. B. Pendler oder Urlaub).
Das Sendermanagement legt nun anhand der DAB-Senderliste und der Statistik die ersten n Sender fest, und weist jedem Sender eine Frequenz zu, welche idealerweise immer die gleiche sein soll.
Jetzt wird von jedem der ersten n Sender ein MPX-Signal ohne Audio gerechnet. Das RDS-Protokoll wird dabei so abgespeckt, dass nur der Sendername übertragen wird. Dadurch hat der RDS-Datenstrom eine feste Länge und Dauer (ca. 500 ms). Die MPX-Signale werden jetzt mit den festgelegten Frequenzen rechnerisch frequenzmoduliert, und im Speicher als „Samples” abgelegt. Als Hintergrundaktivität können mehr Samples in den Speicher gelegt werden als aktuell ausgegeben werden (Umschaltperformance).
Einige Samples liegen immer im Speicher und haben als „Sendername” die Bezeichnungen, „--NEXT--”, „--FM--” oder „--CONFIG--”.
Die vom Sendermanagement festgelegten n „Sender” – also Samples, werden rechnerisch addiert und ggf. als Summensignal wieder in den Speicher gelegt.
Unabhängig von den Samples rechnet ein Echtzeit-Prozess ein MPX-Signal mit den DAB-Audiodaten einschließlich RDS. Dieses RDS-Signal soll Radiotext und ausgewählte Datendienste als TMC-Informationen beinhalten. Dieses Live-MPX-Signal wird ebenfalls mit der festgelegten Frequenz rechnerisch frequenzmoduliert und zu dem Summensignal der Samples aus dem Speicher in Echtzeit addiert.
Ein DAC erzeugt aus diesem digitalen Datenstrom ein analoges Signal. Mit einem Mischer wird das Signal in den FM-Frequenzbereich transponiert.
Anmerkung: Hält man die Frequenz aus dem DAC über 10 MHz, liegen konstruktiv die Spiegelfrequenzen des Mischers außerhalb des FM-Bandes.
Mit einem Combiner wird das gerechnete FM-Signal mit dem empfangenen FM-Band gemischt, und der PAG Headunit über den FM Eingang zugeführt.
Um Abstrahlungen und Rückwirkungen auf die FM-Antenne zu vermeiden, wird sicherlich ein Verstärker benötigt, der auch die Dämpfung des Combiners kompensiert.
Die Funktion des Combiners wird nur benötigt, um im bisherigen FM-Betrieb das Sample „--DAB--” dazu zu mischen. Im DAB-Betrieb ist die FM Antenne abgetrennt.
Alle PAG-Haedunits haben eine Besonderheit: Der FM-Tuner liefert im selben FM-Antennenkabel die ZF wieder zurück an das Antennendiversity des Fahrzeugs. Das muss im FM-Betrieb auch so bleiben. Parallel können wir jedoch dieses ZF-Signal auswerten:
Ein einfacher Tuner stellt uns die RDS-Informationen wieder zur Verfügung. Wählt der Bediener im DAB-Betrieb aus seiner FM-Sendeliste einen bestimmten „Sender” aus, entspricht nun diese RDS-Information exakt einer von uns gesendeten RDS-Information. Das DAB-Modul „erfährt” so, welchen Sender der Bediener jetzt hören will. Das Sendermanagement stellt nun den DAB-Tuner auf diesen DAB-Sender und stellt das Audio-Signal und die Datendienste knackfrei dem Echtzeit-MPX-Coder zur Verfügung. Bis zu diesem Zeitpunkt wurde ein neues Summensignal aus den Samples im Speicher gerechnet ohne den jetzt aktiven Sender. Der Bediener hört jetzt den ausgewählten Sender.
Wählt der Bediener z. B. den Sender „--NEXT--” aus, wechselt die Frequenz des aktiven Audio-Pfads auf die „NEXT”-Frequenz, damit die zuletzt gehörte Audio weiter gehört werden kann. Es wird weiterhin aus den nächsten n Samples ein neues Summensignal gerechnet und verwendet.
Anmerkungen und Hintergründe:

• Statistik, Sendermanagement und die Samples sollen persistent Verwaltet werden, damit beim Startup sofort die letzten Samples gesendet werden können.
• Die PLL des o. a. Tuners sollte so dimensioniert werden, dass per Software sowohl die ZF als auch das komplette FM-Band empfangen werden kann.
• Hardwareseitig ist es favorisiert die FM-Antenne als DAB-Antenne zu nutzen. Es muss geprüft werden wie das Antennendiversity des Fahrzeugs eingebunden werden kann, z. B. mithilfe eines 10,7 MHz Oszillators mit regelbarer Amplitude.
• Des Weiteren sollte eine Möglichkeit vorgesehen werden, diesen DAB-Tuner auch ohne ZF-Auswertung zu betreiben. Dazu könnte eine leise Kennung im Audioband mit ein gesampelt werden, welche beim Umschalten an den Endstufenausgänge zu „messen” wäre.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines DAB-Empfängers mit FM-Ankopplung an eine Headunit (Autoradio)
Technische Beschreibung
Das DAB Modul für den Nachrüstmarkt besteht im Wesentlichen aus einem DAB Empfänger, einem leistungsstarken Digitalen Signal Prozessor (DSP), einem FM Tuner für die von der Headunit kommenden Zwischenfrequenz (ZF) und einem Netzteil nach dem Automotive Standard.
Besonderheit an diesem Konzept ist, dass die Bedienung des Empfängers durch bestehende Bedieneinheiten – wie z. B. dem Bedienteil der Headunit – möglich ist. Eine zusätzliche Hardware entfällt.
Die am Antenneneingang vieler Headunits zur Verfügung stehende ZF-Information wird dazu als Rückinfokanal verwendet. Alternativ kann eine Kennung am Audiosignal als Rückkanal verwendet werden. Es wird eine „Interactive RDS Broadcast”-Kommunikation realisiert.
Um auf DAB umzuschalten, muss sich die Headunit im FM-Mode befinden. Das DAB-Modul mischt zum FM-Antennensignal auf einer freien Frequenz ein FM-Signal ohne Audio mit der RDS-Information z. B. „--DAB--”. Dieser Sender erscheint in der FM-Senderliste der Headunit an erster Stelle, da dieser im Vergleich zu dem über die Antenne empfangenen FM-Sender eine höhere Sendeleistung hat bzw. ein Sonderzeichen am Anfang im Falle einer alphabetischen Reihenfolge. Der ausgewählte Sender ist als RDS-Information in der von der Headunit am Antenneneingang bereitgestellten ZF enthalten und steht über einen ZF-Filter und Tuner dem DSP zu Verfügung. Nachdem die Rückinfo des ausgewählten Senders beim DSP angekommen ist, schaltet das Modul in den DAB-Modus um. Hierbei wird die FM-Antenne weggeschaltet und n Sender aus der DAB-Senderliste ohne Audio mit definierter Frequenz und DAB-Information (Sendername vom DAB-Tuner) an die Headunit gesendet. Über die ZF bekommt der DSP wieder die Rückmeldung, welcher Sender ausgewählt wird und aktiviert das Audiosignal für diesen Sender. Für den Bediener verhält sich die Headunit im DAB-Modus genauso, wie sie sich vorher im FM-Modus verhalten hat.
3 zeigt --DAB-- als Sender in der FM-Senderliste gemäß eines Bedienkonzepts.
Der Bediener findet in der FM-Senderliste einen weiteren Sender mit der Bezeichnung --DAB--. Bei Auswahl dieses Senders wird in den DAB-Modus umgeschaltet. Es baut sich eine neue Senderliste mit den ersten n (z. B. n = 10) Sendern auf, die über DAB empfangen werden. An erster Stelle der neuen Senderliste erscheint jetzt --FM--, um wieder in den FM-Mode zurückzuschalten. An zweiter Stelle erscheint --NEXT--, um die nächsten n Sender anzuzeigen. Die Sender, die in der Senderliste angeboten werden, könnten – wie in dem FM-betrieb – auf Stationstasten weiterhin gespeichert werden.
Einsatzmöglichkeiten des Bedienkonzepts
Der Einsatz des Bedienkonzepts ist vielfältig. Anstelle des DAB-Empfängers kann jedes beliebige analoge wie digitale Audiomodul (wie z. B. SDARS Tuner oder MP3 Player...) eingesetzt werden.
4 zeigt Frequenzspektren von FM-Sendern im UKW-Band am Antenneneingang eines RDS-FM-Radios.

Claims

Verfahren zur Darstellung, vorzugsweise Empfangen, Aussenden und Anzeigen von digitalen Empfangssignalen, vorzugsweise DAB-Empfangssignalen, auf einem zum Empfang von analogen Empfängersignalen vorgesehenen ersten Empfangsgerät, welches folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen zumindest eines zusätzlichen Empfangskanals in einer Senderliste des ersten Empfangsgeräts, wobei der zusätzliche Empfangskanal den digitalen Empfangssignalen zugeordnet ist; b) Erzeugen des zusätzlichen Empfangskanals durch ein zusätzlich zu dem ersten Empfangsgerät vorgesehenen zweiten Empfangsgeräts, welches digitale Empfangssignale empfängt und analoge Empfangssignale für das erste Empfangsgerät bereitstellt; und c) Auswählen der digitalen Empfangssignale am ersten Empfangsgerät.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auswahl des zusätzlichen Empfangskanal am ersten Empfangsgerät mehrere analoge Empfangskanäle von dem zweiten Empfangsgerät für das erste Empfangsgerät erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von den mehreren analogen Empfangskanälen ein Empfangskanal die Audioinformation enthält und die weiteren analogen Empfangskanäle ohne Audioinformation in der Sendeleiste des ersten Empfangskanals dargestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren von dem zweiten Empfangsgerät erzeugten analogen Empfangskanäle den digitalen Eingangskanälen entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Empfangsgerät ein FM RDS Radioempfänger ist und das zweite Empfangsgerät ein DAB Empfangsgerät und/oder sonstige digitale Audioquelle ist.
Vorrichtung zum Darstellen, vorzugsweise Empfangen, Aussenden und Anzeigen von digitalen Empfangssignalen, vorzugsweise unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem ersten Empfangsgerät zur Auswahl von Empfangskanälen, einem zweiten Empfangsgerät zum Empfang von digitalen Empfangskanälen, die dem ersten Empfangsgerät zur Auswahl der Empfangskanäle zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung, vorzugsweise in dem zweiten Empfangsgerät, vorgesehen ist, die nach Auswahl des zusätzlichen Empfangskanals den Empfang von den analogen Empfangssignalen auf den Empfang von digitalen Empfangssignalen und/oder umgekehrt umschaltet und/oder von dem ersten Empfangsgerät auf das zweite Empfangsgerät und umgekehrt umschaltet.