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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Reduzieren von Mehrwegrauschen in einem Audiosignal, das durch Frequenzmodulation
einer Trägerwelle
(ein FM-Audiosignal) übertragen
wird sowie einen FM-Empfänger
mit einer Vorrichtung zum Reduzieren von Mehrwegrauschen.
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Radioempfänger müssen sich
gegen unterschiedliche Typen von elektromagnetischem Rauschen behaupten.
In Automobilen installierte Radiorundfunkempfänger nehmen beispielsweise Zündrauschen
und Spiegelrauschen auf, deren Charakter impulsartig ist und das
im Allgemeinen als Impulsrauschen bezeichnet wird. Solche Autoradios
unterliegen gleichfalls einem Mehrwegrauschen aufgrund der Reflexion
von Radiowellen an Hügeln,
hohen Gebäude
und anderen zu passierenden Ge genständen. Mehrwegrauschen tritt
auf, da die Autoradioantenne sowohl ein direkt von der Sendeantenne kommendes
direktes Sichtweitensignal als auch von vorbeikommenden Objekten
reflektierte Signale empfangen. Die reflektierten Signale neigen
dazu, außer
Phase zu dem Sichtweitensignal zu sein, wodurch bewirkt wird, dass
das direkte oder Sichtweitensignal teilweise von den reflektierten
Signalen gedämpft
wird, so dass der Empfangssignalpegel reduziert wird. Die resultierende
Verschlechterung in der Qualität
des Audioausgangssignals von einem Autoradio ist eine bekannte Erfahrung
für Automobilfahrer.
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Verschiedene
Verfahren zum Reduzieren von Rauschen sind bekannt. In einem FM-Stereoautoradio
gibt es ein Verfahren, bei dem die an der Antenne empfangene elektrische
Feldstärke
detektiert wird und Rauschgegenmaßnahmen vorgenommen werden,
wenn das Feld schwach ist. Beispielsweise ist es möglich, den
Grad der Stereotrennung zu reduzieren oder vollständig von
Stereo auf den Monobetrieb umzuschalten, eine Gegenmaßnahme,
die im Folgenden als Stereotrennungssteuerung bezeichnet wird. Es
ist auch möglich,
Hochfrequenzkomponenten in dem demodulierten Signal zu dämpfen oder "abzuschneiden", eine Gegenmaßnahme,
die im Folgenden als "Tiefpaß"-Steuerung bezeichnet wird.
Beide Gegenmaßnahmen
verbessern das Signal-Rausch(S/N)-Verhältnis während den
Zeiträumen,
bei denen das an der Antenne empfangene elektrische Feld schwach
ist.
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Um
Impulsrauschen zu reduzieren, können Autoradios
auch eine Vorrichtung zum Reduzieren von Impulsrauschen umfassen,
die den Anfang des Impulsrauschens detektiert und ein Torsignal
mit einer ausreichenden Länge
erzeugt, die ausreicht, um die erwartete Dauer des Impulsrauschens,
das typischerweise kleiner als eine Millisekunde ist, abzudecken.
Wenn das Torsignal aktiv ist, wird der Signalausgang von dem Autoradio
konstant gehalten, wodurch wirksam das Rauschen unterdrückt wird.
Der in diesem Typ von Vorrichtung zum Reduzieren von Impulsrauschen
verwendete Torimpuls ist jedoch zu kurz, um das Mehrwegrauschen,
das üblicherweise merkbar
länger
als eine Millisekunde dauert, abzudecken.
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Die
Japanische nicht geprüfte
Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. H2-283129 umfasst eine Vorrichtung zum Reduzieren von Rauschen
mit einem zusätzlichen
Mehrwegrausch-Detektor, der längere
Torimpulse erzeugt, um die Intervalle des Mehrwegrauschens abzudecken,
aber diese langen Torimpulse verschlechtern merkbar das Audioausgangssignal.
Weitere Details werden in der ausführlichen Beschreibung der Erfindung
angegeben.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das in einem demodulierten
Signal, das von einem frequenzmodulierten Signal erhalten wird,
vorhandene Mehrwegrauschen zu reduzieren ohne unnötige Verschlechterung
des demodulierten Signals zu bewirken.
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Eine
etwas spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das
Mehrwegspitzenrauschen in dem demodulierten Signal zu reduzieren, ohne
die Intervalle zwischen den Rauschspitzen zu verschlechtern.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Reduzieren von Mehrwegrauschen wird eine erste Hochfrequenzkomponente
aus dem demodulierten Signal extrahiert und ein Rauschreduktionskoeffizient
wird aus der extrahierten ersten Hochfrequenzkomponente erzeugt.
Das demodulierte Signal wird auch in eine zweite Hochfrequenzkomponente
und eine Niederfrequenzkomponente aufgeteilt und die zweite Hochfrequenzkomponente
wird mit dem Rauschreduktionskoeffizienten multipliziert. Das resultierende
Signal des Produktes wird der Niederfrequenzkomponente hinzugefügt, um ein
Ausgangssignal zu erhalten, in dem das Mehrwegrauschen reduziert
ist.
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Auf
diese Weise kann der Rauschreduktionskoeffizient die Rauschspitzen
dämpfen
ohne unnötige
Dämpfung
der anderen Teile des demodulierten Signals.
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Das
Verfahren zum Erzeugen des Rauschreduktionskoeffizienten aus der
extrahierten ersten Hochfrequenzkomponente kann das Glätten der
extrahierten ersten Hochfrequenzkomponente, das Gleichrichten der
extrahierten ersten Hochfrequenzkomponente durch Nehmen seines absoluten
Wertes, das Begrenzen der gleichgerichteten ersten Hochfrequenzkomponente
auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert und das Versetzen von Teilen
der gleichgerichteten ersten Hochfrequenzkomponente, die kleiner
sind als ein vorbestimmter Offsetwert durch Anheben derselben auf
den Offsetwert, umfassen. Alle diese Maßnahmen dienen zur Reduktion der
Verschlechterung des Ausgangssignals.
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Eine
weitere Reduzierung der Verschlechterung kann erzielt werden, indem
die extrahierte erste Hochfrequenzkomponente mit einer Schwelle
verglichen wird, wobei Rauschspitzen detektiert werden, durch Ersetzen
des demodulierten Signals während des
Rauschspitzenrauschens durch ein interpoliertes Signal und durch
Trennen der Niederfrequenzkomponente von dem resultierenden modifizierten
demodulierten Signal. Die Rauschspitzen werden vorzugsweise aus
einer gleichge richteten Version der extrahierten ersten Hochfrequenzkomponente
detektiert, so dass die Rauschspitzen genau lokalisiert werden können.
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Die
Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zum Reduzieren des Mehrwegrauschens
vor, die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren arbeitet
und einen FM-Radioempfänger, der
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Reduzieren des Mehrwegrauschens umfasst.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines FM-Stereoradioempfängers nach
dem Stand der Technik;
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2 eine
typische Wellenform des Mehrwegrauschens;
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3 ein
Blockschaltbild eines FM-Radioempfängers eines
ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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4 eine
Darstellung einer Wellenform, die die Funktionsweise der Vorrichtung
zum Reduzieren des Mehrwegrauschens nach 3 darstellt;
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5 ein
Blockschaltbild eines Beispiels eines inneren Aufbaus des Koeffizientenerzeugers nach 3;
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6 eine
Darstellung der Wellenform, die die Funktionsweise des Koeffizientenerzeugers aus 5 darstellt;
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7 ein
Blockschaltbild, das ein anderes Beispiel des inneren Aufbaus des
Koeffizientenerzeugers nach 3 darstellt;
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8 ein
Diagramm der Wellenform, das die Funktionsweise des Koeffizientenerzeugers
nach 7 erläutert;
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9 und 10 sind
Blockschaltbilder von weiteren Beispielen des inneren Aufbaus des
Koeffizientenerzeugers nach 3;
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11 ein
Blockschaltbild eines FM-Stereoradioempfängers, das
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt;
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12 ein
Diagramm der Wellenform, das die Funktionsweise des Extrahierers
der ersten Hochfrequenzkomponente und des Detektors des Spitzenrauschens
nach 11 erläutert;
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13 ein
Blockschaltbild, das ein Beispiel des inneren Aufbaus des Extrahierers
der ersten Hochfrequenzkomponente aus 11 darstellt;
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14 ein
Blockschaltbild, das ein Beispiel des inneren Aufbaus des Extrahierers
der ersten Hochfrequenzkomponente nach 11 darstellt;
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15 ein
Diagramm der Wellenform, das die Funk tionsweise des Extrahierers
der ersten Hochfrequenzkomponente erläutert;
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16 ein
Diagramm der Wellenform, das die Wirkung der Interpolation im zweiten
Ausführungsbeispiel
erläutert;
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17 ein
Blockschaltbild, das ein Beispiel des inneren Aufbaus des Detektors
für Spitzenrauschen
nach 11 zeigt;
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18 ein
Blockschaltbild, das ein Beispiel des inneren Aufbau der Interpolationseinheit
nach 11 darstellt;
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19 ein
Diagramm der Wellenform, das die Funktionsweise des Detektors des
Spitzenrauschens und der Interpolationseinheit nach 11 erläutert;
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20 und 21 Blockschaltbilder,
die andere Ausführungsbeispiele
des inneren Aufbaus der Interpolationseinheit nach 11 zeigen;
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22, 23 und 24 Diagramme
der Wellenformen, die die Funktionsweise der Interpolationseinheit
aus 21 erläutern;
und
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25 ein
Blockschaltbild eines FM-Stereoradioempfängers, das
ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
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Die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnung folgend auf
eine Beschreibung eines FM-Stereoradioempfänger nach dem Stand der Technik
mit einer Vorrichtung zum Reduzieren von Rauschen nach dem Stand
der Technik, wie sie in der Japanischen Veröffentlichung der nicht geprüften Patentanmeldung
Nr. H2-283129 offenbart ist. In den unterschiedlichen Figuren werden
dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen angegeben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 umfasst der FM-Stereoradioempfänger nach
dem Stand der Technik eine Antenne 1, einen Verarbeitungskreis des
Radiofrequenz(RF)-Signals oder "HF-Vorstufe" 2, einen
Zwischenfrequenzverstärker
(IF AMP) 3, einen FM-Demodulator
(DEMOD) 4, eine Vorrichtung zum Reduzieren des Rauschens 6,
einen Stereodekoder 7, einen Niederfrequenzverstärker (AMP) 8, ein
Paar von Lautsprechern 9, 10, eine Steuereinheit für die Stereotrennung
(SP CNTRL) 11 und eine Tiefpaß-Steuereinheit (HC CNTRL) 12.
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Die
HF-Vorderstufe 2 verstärkt
das Radiofrequenzsignal, das von der Antenne 1 empfangen
wurde und wandelt das verstärkte
RF-Signal in die Zwischenfrequenz um. Der ZF-Verstärker 3 verstärkt das resultierende
Zwischenfrequenz(ZF)-Signal und liefert sowohl das verstärkte ZF-Signal
als auch das S-Metersignal. Das S-Metersignal gibt die Feldstärke des
Signals an, wie es an der Antenne empfangen wurde. Der FM-Demodulator 4 demoduliert
das verstärkte
ZF-Signal, um ein FM zusammengesetztes Signal zu erzeugen. Die Vorrichtung
zum Reduzieren des Rauschens 6 reduziert das Impulsrauschen
in dem FM zusammengesetzten Signal. Der Stereodekoder 7 trennt
das FM zusammengesetzte Signal in ein Signal des linken Kanals und
ein Signal des rechten Kanals. Der Niederfrequenzverstärker 8 verstärkt diese
zwei Signale, um sie an die Lautsprecher 9, 10 zu
liefern. Die Steuereinheit 11 zur Stereotrennung führt eine
Steuerung der Stereotrennung auf der Grundlage des S-Metersignals
durch. Die Tiefpaß-Steuereinheit 12 führt eine
Höhenabsenkungs-Steuerung
durch, auch auf der Grundlage des S-Metersignals.
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Die
Vorrichtung 6 zum Reduzieren des Rauschens umfasst einen
Pufferverstärker 6a,
eine Verzögerungseinheit 6b,
eine Tor- oder Gattereinheit 6c, ein Hochpassfilter (HPF) 6d,
das das Hochfrequenzimpulsrauschen aus dem Ausgangssignal des FM-Demodulators 4 extrahiert,
einen Rauschdetektor (DET) 6e, einen Generator zur Erzeugung
eines Torimpulses 6f, der ein Torimpuls erzeugt, wenn Rauschen
erfasst wird, eine Ausgangseinheit 6g, eine Speichereinheit 6h,
die das unmittelbar vorherige Ausgangssignal speichert und einen
Detektor 6i für das
Mehrwegrauschen. Wenn kein Rauschen detektiert wird, bleibt die
Gattereinheit 6c geschlossen und das FM zusammengesetzte
Signal, das von dem FM-Demodulator 4 ausgegeben wird, pflanzt
sich über
Pufferverstärker 6a,
die Verzögerungseinheit 6b,
die Gattereinheit 6c und die Ausgangseinheit 6d zu
dem Stereodemodulator 7 und die Speichereinheit 6h fort.
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Wenn
der Rauschdetektor 6e Rauschen in dem zusammengesetzten
FM-Signal detektiert, erzeugt der Gatterimpuls-Generator 6f ein
Torimpuls einer vorbestimmten Breite, wie beispielsweise 500 Mikrosekunden
(500 μs,
die ungefähre
Breite eines Impulses für
Zündrauschen).
Dieser Torimpuls bewirkt, dass das Gatter 6c das Ausgangssignal
von der Verzögerungseinheit 6b abblockt
und dafür
das in der Speichereinheit 6h, kurz bevor Rauschen detektiert
wurde, gespeicherte Signal ausgibt, so dass das Rauschen nicht den
Stereodemodulator 7 erreicht.
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Der
Detektor 6i für
Mehrwegrauschen detektiert das Mehrwegrauschen, indem die zugeordnete harmonische
Verzerrung des Neunzehn-Kilohertz(19 kHz)-Pilotsignals detektiert wird. Die erste
Wellenform (a) in 2 zeigt ein typisches Auftreten
eines Mehrwegrauschens in einem zusammengesetzten FM-Signal. Der Detektor 6i für Mehrwegrauschen
detektiert die Hüllkurve
dieser Wellenform. Die zweite Wellenform (b) zeigt eine Vergrößerung eines
Mehrweg-Rauscheintervalls.
Mehrwegrauschen umfasst eine Reihe von Spitzen (Spitzenrauschen),
das bei einer Frequenz des FM zusammengesetzten Subträgers auftritt,
der 38 kHz, zweimal die Pilotsignalfrequenz aufweist. Die individuellen
Rauschspitzen haben Breiten von ungefähr fünf Mikrosekunden (5 μs). Zur Vereinfachung
wird das vergrößerte Intervall
so gezeigt, dass es nur zehn solcher Spitzen einschließt, aber
es können
viel mehr sein; die typische Dauer eines Mehrwegrauschintervalls
beträgt
einige Millisekunden bis einige zehn Millisekunden.
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Bei
der Erfassung solch eines Mehrwegrauschintervalls bewirkt der Detektor 6i für Mehrwegrauschen,
dass der Generator 6f zur Erzeugung eines Torimpulses ein
Torimpuls einer entsprechenden Länge
erzeugt. Die Gattereinheit 6c fährt fort, das in der Speichereinheit 6h gespeicherte
Signal für
die Dauer des Mehrweg-Rauschintervalls
auszugeben. Ein daraus resultierendes Problem liegt darin, dass das
Audioausgangssignal immer mehr verzerrt wird, obwohl das Mehrwegrauschen
eliminiert ist. In extremen Fällen
kann das Audioausgangssignal sogar verschwinden.
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Als
ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt 3 einen FM-Stereoradioempfänger mit
einer Antenne 1, einer HF-Vorstufe 2, einem ZF-Verstärker 3,
einem FM-Demodulator 4, einer Vorrichtung zum Reduzieren
des Mehrwegrauschens 5, einem Rauschreduzierer 6,
einem Stereodekoder 7, einem Niederfrequenzverstärker 8,
einem Paar von Lautsprechern 9, 10, einer Steuereinheit 11 zur Stereotrennung
und einer Tiefpaß-Steuereinheit 12. Die
Vorrichtung 5 zum Reduzieren von Mehrwegrauschen umfasst
ein Filter 5a zum Extrahieren einer ersten Hochfrequenzkomponente,
einen Koeffizienten-Erzeuger 5b, eine Verzögerungseinheit 5c,
eine Niederfrequenztrenneinheit 5d, zwei oder mehr Verzögerungseinheiten 5e, 5f,
einen Subtrahierer 5g (gezeigt als einen Addierer mit positivem
und negativem Eingang), einen Multiplizierer 5h und einen
Addierer 5i. Die Niederfrequenztrenneinheit 5d,
die Verzögerungseinheit 5f und
der Subtrahierer 5g bilden eine Signalkomponenten-Trenneinheit 5m.
Die außerhalb
der Vorrichtung 5 zum Reduzieren des Mehrwegrauschens vorhandenen
Elemente sind die gleichen wie entsprechende Elemente des FM-Empfänger nach
dem Stand der Technik entsprechend 1, mit der
Ausnahme, dass der Rauschreduzierer 6 keinen Detektor des
Mehrwegrauschens hat und grundsätzlich
nur Impulsrauschen reduziert.
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In
der folgenden Beschreibung wird implizit angenommen, dass die Vorrichtung
5 zum Reduzieren von Mehrwegrauschen ein digitaler Schaltkreis ist.
Die zugeordnete Analog/Digital- und Digital/Analog-Umwandlung kann
beispielsweise in dem FM-Demodulator 4 und dem Stereodekoder 7 stattfinden.
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Die
Gesamtfunktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels wird nunmehr
beschrieben.
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Ein
FM-Radiosignal wird durch die Antenne 1 empfangen und von
der HF-Vorstufe 2, dem ZF-Verstärker 3 und dem FM-Demodulator 4,
wie oben beschrieben, verarbeitet. Das zusammengesetzte FM-Signal,
das von dem FM-Demodulator 4 geliefert wird,
wird im Folgenden einfach nur als demoduliertes Signal bezeichnet.
Das demodulierte Signal passiert die Vorrichtung 5 zum
Reduzieren von Mehrwegrauschen, die das Mehrwegrauschen reduziert, dann
den Rauschreduzierer 6, der das Impulsrauschen reduziert.
Nach diesen zwei Arten von Rauschreduktion wird das demodulierte
Signal dem Stereodekoder 7 zugeführt. Der Stereodekoder 7, der
Niederfrequenzverstärker 8,
die Steuereinheit 11 für
die Stereotrennung und die Tiefpaß-Steuereinheit 12 arbeiten
wie in dem FM-Radioempfänger
nach dem Stand der Technik. Die verstärkten Audiosignale des linken
Kanals und des rechten Kanals werden durch die Lautsprecher 9, 10 wiedergegeben.
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Als
Nächstes
wird die Betriebsweise der Vorrichtung 5 zum Reduzieren des Mehrwegrauschens detaillierter
unter Bezugnahme auf die Wellenformen nach den 2 und 4 beschrieben.
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Das
Mehrwegrauschen nimmt üblicherweise die
Form eines Bursts von Spitzenrauschen an, wie in 2 dargestellt
ist, wobei die individuellen Spitzen bei der Subträgerfrequenz
auftreten. Die erste Wellenform (a) in 4 zeigt
ein kurzes Mehrweg-Rauschintervall
in dem demodulierten Signal, das von dem FM-Demodulator 4 geliefert
wird und schließt
fünf solcher
Spitzen ein. In der Vorrichtung 5 zum Reduzieren des Mehrwegrauschens
wird dieses demodulierte Signal, wie durch die Wellenform (b) bis (h)
gezeigt, verarbeitet. Zur Vereinfachung werden die zugeordneten
Verarbeitungsverzögerungen
in 4 ignoriert, so dass die Wellenformen, wie durch die
vertikalen gestrichelten Linien angegeben, ausgerichtet sind.
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Das
Filter 5a zum Extrahieren der ersten Hochfrequenzkomponente
umfasst beispielsweise ein Hochpassfilter mit einer Cut-off-Frequenz,
die hoch genug gesetzt wird, um die individuellen Rauschspitzen,
die das Mehrwegrauschen bilden, zu detektieren. Die zweite Wellenform
(b) in 4 zeigt ein Beispiel des Ausgangssignals des Filters,
die extrahierte erste Hochfrequenzkomponente umfasst sowohl Spitzenrauschen
als auch andere Hochfrequenzkomponenten.
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Aus
dem Ausgangssignal des Filters 5a zum Extrahieren der ersten
Hochfrequenzkomponente erzeugt der Koeffizientenerzeuger 5b einen
Koeffizienten, der zwischen Werten von null und eins variiert, um
so selektiv das Spitzenrauschen zu dämpfen. Der Koeffizient, der
weiter unten als Rauschreduktionskoeffizient bezeichnet wird, weist
eine Signalform entsprechend der vierten Wellenform (d) nach 4 auf.
Der Rauschreduktionskoeffizient wird über die Verzögerungseinheit 5e an
den Multiplizierer 5h gegeben.
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5 zeigt
ein Beispiel des inneren Aufbaus des Koeffizientenerzeugers 5b,
der eine Absolutwert-Recheneinheit (ABS) 5b1 und eine Koeffizientenberechnungseinheit 5b2 aufweist.
Die Absolutwert-Recheneinheit 5b1 empfängt das Ausgangssignal vom
Filter 5a und bildet den absoluten Wert dieses Ausgangssignals.
Die dritte Wellenform (c) in 4, bei der
jede Rauschspitze als eine einzige Spitze erscheint, stellt das
Ausgangssignal der Berechnungseinheit 5b1 des Absolutwertes
dar. Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 5b2 wandelt das Ausgangssignal
der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 in
einen Rauschreduktionskoeffizienten um, der sich null nähert, wenn
eine Rausch spitze erscheint, wodurch ermöglicht wird, die individuellen Rauschspitzen
zu entfernen, ohne die anderen Teile des demodulierten Signals zu
verzerren.
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Die
Funktionsweise der Koeffizientenberechnungseinheit 5b2 ist
in 6 dargestellt. Die ersten drei Wellenformen entsprechen
den ersten drei Wellenformen in 4, die das
demodulierte Signal (a), das Hochfrequenzsignal, das daraus von
dem Filter 5a extrahiert wurde (b) und das Ausgangssignal
der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 (c) darstellt. Der
Teil der dritten Wellenform (c), der mit N bezeichnet ist, stellt
eine Rauschspitze dar. Wenn die Hochfrequenzkomponenten aus dieser
Wellenform entfernt werden, wie später beschrieben wird, hat der
mit N bezeichnete Teil das Aussehen, wie in der nächsten Wellenform
(d) gezeigt wird. Diese Wellenform (d) wird invertiert, um die Wellenform
(e) des Rauschreduktionskoeffizienten zu erzeugen.
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Die
einfachste Art, die Wellenform (d) in die Signalform (e) zu konvertieren,
besteht in einem linearen Konvertierungsvorgang. Wenn das Ausgangssignal
der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 mit dem Buchstaben
x bezeichnet wird und wenn dieses Ausgangssignal (nach dem Entfernen
der Hochfrequenzkomponenten) zwischen den Werten A und B (B ≤ x ≤ A) variiert,
dann wird der Rauschreduktionskoeffizient y durch die folgende Gleichung
(1) gegeben: y =
(A – x)/(A – B) (1)
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Die
Verzögerungseinheit 5c verzögert das Ausgangssignal
des FM-Demodulators 4 um eine Zeit, die die Verzögerung in
dem Hochfrequenzsignal-Extrahierer 5a kompensiert. In der
Signalkomponenten-Trenneinheit 5m trennt die Niederfrequenztrenneinheit 5d die
Niederfrequenzkomponente aus dem Ausgangssignal der Verzögerungseinheit 5c und
liefert diese Komponente; ein Beispiel des Niederfrequenzausgangs
ist in der fünften
Wellenform in 4 dargestellt.
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Die
Verzögerungseinheiten 5e und 5f richten das
Timing der Ausgangssignale des Koeffizientenerzeugers 5b und
der Verzögerungseinheit 5c mit dem
Timing des Ausgangssignals der Niederfrequenztrenneinheit 5d aus:
die Verzögerungseinheit 5e verzögert das
Ausgangssignal des Koeffizientenerzeugers 5b um eine Größe, die
die Differenz in der Verarbeitungsverzögerung zwischen dem Koeffizientenerzeuger 5b und
der Niederfrequenztrenneinheit 5d kompensiert; die Verzögerungseinheit 5f verzögert das
Ausgangssignal der Verzögerungseinheit 5c um
eine Größe, die
die Verarbeitungsverzögerung
in der Niederfrequenztrenneinheit 5d kompensiert. Alternativ
kann, wenn die Verzögerung
in der Niederfrequenztrenneinheit 5d ausreichend lang ist,
die Verzögerung
in der Verzögerungseinheit 5c auf
null gesetzt werden, wobei in diesem Fall die Verzögerungseinheit 5e die
Differenz zwischen der Verzögerung
in der Niederfrequenztrenneinheit 5d und der kombinierten Verzögerung in
dem Filter 5a und dem Koeffizientenerzeuger 5b kompensiert.
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Der
Subtrahierer 5g in der Signalkomponenten-Trenneinheit 5m subtrahiert
das Ausgangssignal der Niederfrequenz-Trenneinheit 5d von
dem Ausgangssignal der Verzögerungseinheit 5f,
wodurch die Niederfrequenzkomponente aus dem demodulierten Signal
entfernt wird. Auf diese Weise wird die Hochfrequenzkomponente des
demodulierten Signals erhalten, wobei die sechste Wellenform (f)
in 4 erzeugt wird.
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Die
Signalkomponenten-Trenneinheit 5m muss nicht so aufgebaut sein,
wie in 3 dargestellt ist; es gibt andere Wege, das demodulierte
Signal in eine Hochfrequenzkomponente und eine Niederfrequenzkomponente
aufzuteilen und beide Komponenten auszugeben. Beispielsweise kann
anstelle des Extrahierens der Niederfrequenzkomponente aus dem demodulierten
Signal und seines Subtrahierens, um die als zweite Hochfrequenzkomponente bezeichnete
Hochfrequenzkomponente zu erhalten, die Signalkomponenten-Trenneinheit
5m die Hochfrequenzkomponente aus dem demodulierten Signal extrahieren
und sie subtrahieren, um die Niederfrequenzkomponente zu erhalten.
Alternativ kann die Signalkomponenten-Trenneinheit 5m so aufgebaut sein,
dass sowohl die Hochfrequenzkomponente als auch die Niederfrequenzkomponente
direkt aus dem demodulierten Signal extrahiert wird, obwohl in diesem
Fall ein sehr sorgfältiges
Design in Bezug auf die Cut-off-Frequenzen
und Phasenverzerrung der Hochfrequenz- und Niederfrequenz-Extraktionskreise
verlangt wird.
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Der
Multiplizierer 5h multipliziert die von der Signalkomponenten-Trenneinheit 5m (Ausgangssignal
des Subtrahierers 5g) gelieferte Hochfrequenzkomponente
mit dem verzögerten
Rauschreduktions-Koeffizienten, der von der Verzögerungseinheit 5e geliefert
wird, wodurch selektiv das Spitzenrauschen gedämpft wird und eine im Wesentlichen rauschfreie
Hochfrequenzkomponenten übrigbleibt, wie
in der siebenten Wellenform (g) in 4 dargestellt
ist.
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Der
Addierer 5i addiert das Ausgangssignal des Multiplizierers 5h zu
der Niederfrequenzkomponente, die von der Signalkomponenten-Trenneinheit 5m
(Ausgangssignal der Niederfrequenz-Trenneinheit 5d) geliefert
wird, wodurch ein demoduliertes Signal erhalten wird, aus dem das
Spitzenrauschen entfernt wurde, wie in der achten Wellenform (h)
in 4 dargestellt wird. Dieses demodulierte Signal
ist das Ausgangssignal der Vorrichtung zum Reduzieren des Mehrwegrauschens 5;
es wird dem Rauschreduzierer 6 zur weiteren Entfernung
des Impulsrauschens zugeführt.
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7 zeigt
ein anderes Beispiel des inneren Aufbaus des Koeffizientenerzeugers 5b,
in dem ein Begrenzer 5b3 und eine Offseteinheit 5b4 zwischen der
Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 und der Koeffizienten-Berechnungseinheit 5b2 der 4 eingefügt sind.
Der Begrenzer 5b3 kann entweder vor oder nach der Offseteinheit 5b4 vorgesehen
sein.
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Die
Funktionsweise des Koeffizientenerzeugers 5b in 7 wird
schematisch durch die Wellenformen in 8 erläutert. Die
erste Wellenform (a) ist eine vereinfachte Darstellung des Ausgangssignals der
Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1, ähnlich zu der vierten Wellenform
(d) in 6. Wie in 8 gezeigt
wird, können
unterschiedliche Rauschspitzen unterschiedliche Abmessungen und
Formen haben, so kann die Amplitude des Rauschens, wie in dem Ausgangssignal
der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 gezeigt wird, von
Spitze zu Spitze variieren. Der Begrenzer 5b3 schneidet
das Ausgangssignal der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 an der
oberen Grenze H ab.
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Da
darüber
hinaus die Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 an dem Ausgangssignal
des Filters 5a arbeitet, können selbst wenn ein Mehrwegrauschen
nicht vorhanden ist, Hochfrequenzkomponenten des von dem FM-Demodulator 4 ausgegebenen demodulierten
Signals einen leichten Rippel (nicht in 8 gezeigt)
in dem Ausgang der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 erzeu gen.
Um die Dämpfung dieses
Rippels zu vermeiden, setzt die Offseteinheit 5b4 einen
Offset L fest und erhöht
die Werte des Ausgangssignals der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 oder
des Begrenzers 5b3, die kleiner als L sind, so dass sie
gleich L sind.
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Nachdem
das Ausgangssignal der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 auf
diese Weise von dem Begrenzer 5b3 und der Offseteinheit 5b4 geformt
wurde, erzeugt die Koeffizienten-Berechnungseinheit 5b2 ein
Rauschreduktions-Koeffizientensignal, wie es in der zweiten Wellenform
(b) in 8 dargestellt ist. Wenn das Ausgangssignal der
Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 gleich
oder kleiner als der Offset L ist, wird der Rauschreduktionskoeffizient
gleich eins gesetzt, um eine Dämpfung
der Hochfrequenzkomponente zu vermeiden; da die Multiplikation mit
eins keine Wirkung hat, wird keine Dämpfung durchgeführt. Wenn
das Ausgangssignal der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 gleich
oder größer als
der höhere
Grenzwert H ist, hat der Rauschreduktionskoeffizient einen vorbestimmten Wert
M; dies ist die maximale Verstärkung,
die der Hochfrequenzkomponente mitgeteilt wird. Wenn das Ausgangssignal
der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 zwischen dem Offsetwert
L und der oberen Grenze H variiert, variiert der Rauschreduktionskoeffizient
entsprechend zwischen eins und M.
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Das
Spitzenrauschen kann vollständig
gedämpft
werden, indem M gleich null gesetzt wird, aber dies ist nicht notwendigerweise
wünschenswert, da
ein vollständiges
Stummsetzen eine unnatürliche Wirkung
erzeugen kann. Der geeignete Dämpfungspegel
(der Wert von M) kann am besten experimentell festgelegt werden.
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Eine
Formel zum Umwandeln der ersten Wellenform (a) in 8 in
die zweite Wellenform (b) wird weiter unten gegeben, wobei der Buchstabe
x wieder das Ausgangssignal der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 und
der Buchstabe y den Rauschreduktionskoeffizienten repräsentieren. y = {(M – 1)x + H – (M·L)}/(H – L) (2)
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Anstelle
der linearen, durch die Gleichungen (1 und 2) gegebenen Umwandlungsformeln
ist es möglich,
verschiedene nicht lineare Konvertierungsverfahren anzuwenden. Beispielsweise
kann der Bereich von x in Unterbereiche mit unterschiedlichen Konvertierungseigenschaften
unterteilt werden oder eine Umwandlungstabelle kann verwendet werden.
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9 zeigt
noch ein anderes Ausführungsbeispiel
des inneren Aufbaus des Koeffizientenerzeugers 5b, bei
dem eine Glättungseinheit 5b5 zwischen
die Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 und die Koeffizientenberechnungseinheit 5b2 der 5 eingesetzt
wird. Wie durch die dritte Wellenform (c) in 6 gezeigt
wird, wird das Ausgangssignal der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 durch
Falten des negativen Teils des Ausgangssignals des Filters 5a über die
positive Seite erhalten, so dass das resultierende Signal eine sehr
zerklüftete
Kontur hat. Wenn dieses Signal in einem Rauschreduktionskoeffizienten
durch die Koeffizienten-Berechnungseinheit 5b2 umgewandelt
wird, stimmen die Täler
der Wellenform des Rauschreduktionskoeffizienten nicht notwendigerweise
mit den Peaks oder Spitzen der Spitzenrauschwellenform überein und
das Spitzenrauschen kann nicht so genau wie gewünscht gedämpft werden. Indem das Ausgangssignal
der Absolutwert-Berechnungseinheit 5b1 geglättet wird,
erzeugt die Glättungseinheit 5b5 in 9 die
Art der Wellenform, wie sie in 6 in der
vierten Wellenform (d) dargestellt ist und im Folgenden als Hüllkurvensignal
bezeichnet wird. Dieses Hüllkurvensignal
wird in das Signal des Rauschreduktionskoeffizienten, das als fünfte Wellenform
(e) in 6 gezeigt ist, umgewandelt, das besser in der
Lage ist, das Spitzenrauschen zu dämpfen.
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10 zeigt
noch ein anderes Beispiel des inneren Aufbaus des Koeffizientenerzeugers 5b,
bei dem ein Begrenzer 5b3 und eine Offseteinheit 5b4 zwischen
die Koeffizientenberechnungseinheit 5b2 und die Glättungseinheit 5b5 der 5 eingesetzt sind.
Es ist dieser Aufbau, der die Wellenformen nach 8 erzeugt;
ohne den Glättungskreis 5b5 würden die
Wellenformen eine rauere oder zerklüftetere Erscheinung haben.
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11 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei ein Spitzenrauschdetektor 5j und eine
Interpolationseinheit 5k dem Aufbau der Vorrichtung zum
Reduzieren des Mehrwegrauschens 5 in dem ersten Ausführungsbeispiel
hinzugefügt
ist. Der Spitzenrauschdetektor 5j empfängt das Ausgangssignal von
dem Filter 5a, detektiert Spitzenrauschen und sendet ein
Erfassungssignal an die Interpolationseinheit 5k; die Interpolationseinheit 5k ist zwischen
der Verzögerungseinheit 5c und
der Niederfrequenz-Trenneinheit 5d eingefügt. Das
zweite Ausführungsbeispiel
sieht auch eine Absolutwert-Berechnungseinheit in dem Filter 5a vor,
wie später
gezeigt wird. Die anderen Elemente in 11 sind
die gleichen wie die entsprechenden Elemente in 3, so
dass die Beschreibung weggelassen wird.
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Der
Spitzendetektor 5j detektiert Spitzenrauschen, wenn das
Ausgangssignal des Filters 5a einen Schwellenwert überschreitet.
Die Interpolationseinheit 5k antwortet auf die Erfassung
von Spitzenrauschen, indem ein interner Torimpuls erzeugt wird und
das verzögerte
demodulierte Signal, das von der Verzögerungseinheit 5c empfangen
wird, während der
Dauer des Torimpulses durch ein interpoliertes Signal ersetzt wird.
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Die
Notwendigkeit für
eine Absolutwert-Berechnungseinheit in dem Filter 5a wird
in 12 erläutert.
Die erste Wellenform (a) zeigt zwei Rauschspitzen in dem von dem
Filter 5a empfangenen demodulierten Signal, eine als positive
Spitze, die andere als negative Spitze. In der Praxis treten beide
Arten von Spitzen auf, abhängig
von den Bedingungen, bei denen das Rauschen erzeugt wird und von
den Änderungen
des modulierenden Signals. Wenn das Filter 5a nur ein Hochpassfilter
einschließt,
würde das
Ausgangssignal des Filters 5a die zweite Wellenform (b)
in 12 haben. Jede Rauschspitze wird in ein Signal
umgewandelt, das über
und unter einem Referenzpegel (beispielsweise über und unter Massepegel) schwingen
würde,
aber für
die positive Rauschspitze liegt das Nachobenschwingen vor dem Nachuntenschwingen,
während
für die
negative Rauschspitze das Hochschwingen dem Nachuntenschwingen folgt.
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Die
dritte Wellenform (c) in 12 stellt
das Detektionssignal dar, das von dem Spitzenrauschdetektor 5j aus
der zweiten Wellenform (b) erzeugt wird. Dieses Signal geht auf
high, wenn das Ausgangssignal des Filters 5a über einem
Schwellenpegel ist, der durch die gestrichelte Linie in der Wellenform
(b) angegeben ist. Der Erfassungs- oder Detektionsimpuls tritt nahe
der Vorderseite der positiven Rauschspitze und nahe der Rückseite
der negativen Rauschspitze auf. Ein Torimpuls (tg) mit einer Impulsbreite
gleich der Spitzenbreite, beginnend an dem Detektionsimpuls, wie
in der vierten Wellenform (d) dargestellt ist, würde genau der positiven Rauschspitze
entsprechen, aber nicht der negativen Rauschspitze. Um beide Arten
von Spitzen abzudecken, müsste
die Interpolationseinheit 5k einen breiteren Torimpuls
(tgw) erzeugen, wie in der fünften
Wellenform (e) dargestellt ist, aber dieser breitere Impuls würde nicht
genau beiden Arten von Rauschspitzen entsprechen und würde zu einem
unnötig
langen Interpolationsintervall führen.
Das unnötig
lange Interpolationsintervall könnte
gewünschte
Signalkomponenten abdecken und somit eine andere Quelle der Verschlechterung
des Ausgangssignals der Vorrichtung 5 zur Reduzierung des
Mehrwegrauschens werden.
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Das
Filter 5a in dem zweiten Ausführungsbeispiel hat daher beispielsweise
den Aufbau entsprechend 13, der
eine Absolutwert-Berechnungseinheit (ABS) 5a1 und ein Hochpassfilter (HPF) 5a2 umfasst.
Die Absolutwert-Berechnungseinheit 5a1 konvertiert das
demodulierte Signal, das durch die erste Wellenform (a) in 12 gezeigt wird,
in das gleichgerichtete Signal, das in der sechste Wellenform (f)
dargestellt ist, in dem alle Rauschspitzen positive Spitzen sind.
Der Hochpassfilter 5a2 erzeugt dann ein Signal, wie in
der siebenten Wellenform (g) gezeigt ist und der Spitzenrauschdetektor 5j liefert
Detektionsimpulse an den in der achten Wellenform (h) gezeigten
Positionen, entsprechend den Vorderseiten jeder Rauschspitze. Die
Interpolationseinheit 5k kann somit Torimpulse (tk) mit
Breiten gleich der Breite der Rauschspitzen erzeugen und veranlassen,
dass diese Impulse mit den aktuellen Positionen dieser Rauschspitzen übereinstimmen, wie
in der neunten Wellenform (i) gezeigt wird.
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14 zeigt
einen anderen und noch vorzuziehenden Aufbau des Filters 5a in
dem zweiten Ausführungsbeispiel
mit einer Absolutwert-Berechnungseinheit 5a1 und einem
Paar von Hochpassfiltern 5a2, 5a3. Die Absolutwert-Berechnungseinheit 5a1 und das
Hochpassfilter 5a2 arbeiten wie in 13, wobei sie
das Ausgangssignal des Hochfrequenzsignals für den Spitzenrauschdetektor 5j erzeugen.
Das Hochpassfilter 5a3 arbeitet direkt mit dem demodulierten Signal
an der Absolutwert-Berechnungseinheit 5a1 vorbei und erzeugt
das Hochfrequenzausgangssignal für
den Koeffizientenerzeuger 5b. Der Grund für diesen
Aufbau ist, dass während
die Absolutwert-Berechnungseinheit 5a1 dem Spitzenrauschdetektor 5j in
der Erzeugung von Spitzenrausch-Detektionsimpulsen bei den korrekten
Positionen assistiert, die zusätzlichen
Hochfrequenzkomponenten, die durch das Falten des demodulierten
Signals in der Absolutwert-Berechnungseinheit 5a1 erzeugt
werden, nachteilig für
den Betrieb des Koeffizientenerzeugers 5b sind.
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Die
Funktionsweise des Filters 5a in 14 wird
durch die Wellenformen in 15 erläutert, in der
die vertikale gestrichelte Linie die Position des Beginns des Spitzenrauschens
darstellt. Die erste Wellenform (a) ist ein Beispiel des demodulierten
Signals. Die zweite Wellenform (b) zeigt das entsprechende Ausgangssignal
der Absolutwert-Berechnungseinheit 5a1.
Die dritte Wellenform (c) zeigt das entsprechende Ausgangssignal
des Hochpassfilters 5a2. Diese Wellenform umfasst einen
leichten Hochfrequenzrippel vor dem Anfang des Spitzenrau schens
aufgrund von zusätzlichen
Hochfrequenzkomponenten, die durch das Überfalten erzeugt werden, wenn
der Absolutwert genommen wird, aber dieser Rippel ist zu gering,
um die Betriebsweise des Spitzenrauschdetektors 5j zu beeinflussen.
Die vierte Wellenform zeigt das Ausgangssignal des Hochpassfilters 5a3,
das frei von zusätzlichen,
durch das Überfalten
erzeugten Hochfrequenzkomponenten ist. Die Verwendung dieser Wellenform
ermöglicht
dem Koeffizientenerzeuger 5b, eine Wellenform des Rauschreduktionskoeffizienten
zu erzeugen, die frei von unnötigen Änderungen
ist, wenn kein Spitzenrauschen vorhanden ist.
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16 zeigt
die Wirkung der Interpolationseinheit 5k. Die senkrechten
gestrichelten Linien zeigen die Positionen von zwei kurzen Spitzenrauschintervallen.
Die erste Wellenform (a) ist das verzögerte demodulierte Signal,
das von der Verzögerungseinheit 5c ausgegeben
wird. Die zweite Wellenform (b) ist die daraus von der Niederfrequenz-Trenneinheit 5d in
dem ersten Ausführungsbeispiel
unter Verwendung eines Glättungsfilters
beispielsweise erhaltene Wellenform. Merkbare Verzerrungen treten
an den zwei Spitzenrauschpositionen auf. Die dritte Wellenform (c)
wird durch die Interpolationseinheit 5k in dem zweiten
Ausführungsbeispiel
erhalten; die meisten der Rauschspitzen wurden durch Interpolation eliminiert.
Die vierte Wellenform (d) wird aus der dritten Wellenform (c) von
der Niederfrequenz-Trenneinheit 5d in dem zweiten Ausführungsbeispiel
erhalten. Das verbleibende Spitzenrauschen hat sehr geringe Wirkung
auf diese Wellenform, die im Wesentlichen frei von Verzerrungen
ist.
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17 zeigt
ein Beispiel des inneren Aufbaus des Spitzenrauschdetektors 5j mit
einem Komparator 5j1 und einem Schwellenwertgenerator 5j2. Der
Komparator 5j1 vergleicht das Ausgangssignal des Filters 5a mit
einem Schwellenwertsignal, das von dem Schwellenerzeuger 5j2 erzeugt
wird und generiert ein Detektionssignal das angibt, ob das Ausgangssignal
des Filters 5a größer oder
nicht größer ist
als der Schwellenwert. Der Schwellenwertgenerator 5j2 erzeugt
den Schwellenwert durch Glätten
des absoluten Werts des Ausgangssignals des Filters 5a. Wenn
viel Spitzenrauschen vorhanden ist, steigt der Schwellenwert, so
dass der Schwellenwertgenerator 5j2 proportional weniger
an Spitzenrauschen detektiert als während den Intervallen, in denen
weniger Spitzenrauschen vorhanden ist. Als Ergebnis wird, wenn viel
Spitzenrauschen vorhanden ist, eine Interpolation nur während relativ
großer
Rauschspitzen durchgeführt,
so dass die Wirkungen der Interpolation bescheiden sind.
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Alternativ
kann der Spitzenrauschdetektor 5j durch Verwendung eines
konstanten Schwellenwertes vereinfacht werden.
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18 zeigt
ein Beispiel des inneren Aufbaus der Interpolationseinheit 5k mit
einem Torimpulsgenerator 5k1 und einer Verriegelungseinheit 5k2.
Aus den von dem Spitzenrauschdetektor 5j ausgegebenen Detektionsimpulsen
erzeugt der Torimpulsgenerator 5k1 ein Torsignal mit Impulsen
einer vorgegebenen Breite äquivalent
zu der Breite der Rauschspitzen. Der Verriegelungskreis 5k2 empfängt das
Torsignal und das verzögerte
demodulierte Signal, das von der Verzögerungseinheit 5c ausgegeben
wird. Während
das Torsignal inaktiv ist, übergibt
der Verriegelungskreis 5k2 das verzögerte demodulierte Signal ohne Änderung
an die Niederfrequenz-Trenneinheit 5d. Wenn das Torsignal
aktiv ist, führt
die Verriegelungseinheit 5k2 eine konstante Interpolation
durch Verriegeln und wiederholtes Ausgeben des letzten Wertes des
verzögerten,
von der Verzögerungseinheit 5c erhaltenen
demodulierten Signals durch, bevor das Torsignal auf den aktiven
Pegel ging.
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Die
kombinierte Operation des Spitzenrauschdetektors 5j und
der Interpolationseinheit 5k ist in 19 dargestellt.
Die erste Wellenform (a) ist das demodulierte Signal einschließlich Mehrwegrauschen.
Die zweite Wellenform (b) ist das Ausgangssignal des Filters 5a.
Durch Vergleich dieses Signals (b) mit dem Schwellenwertpegel, der
durch die gestrichelte horizontale Linie angegeben ist, erzeugt
der Spitzenrauschdetektor 5j die Spitzenrausch-Detektionsimpulse,
die in der dritten Wellenform (c) gezeigt sind. Die Interpolationseinheit 5k erzeugt
interne Torimpulse mit expandierten Breiten, um mit der typischen
Breite der Rauschspitzen übereinzustimmen, wie
in der vierten Wellenform (d) gezeigt ist und interpoliert durch
Verriegeln des gerade vor jedem Torimpuls vorhergehenden Wertes,
wie in der fünfte
Wellenform (e) gezeigt wird. Wenn das Torsignal inaktiv ist, ist
die fünfte
Wellenform (e) identisch mit der ersten Wellenform (a), wobei die
von der Verzögerungseinheit 5c eingeführte Verzögerung hier
der Einfachheit halber ignoriert ist. Die Interpolationseinheit 5k erzeugt
somit ein Signal, in dem das Spitzenrauschen aus dem Ausgangssignal
der Verzögerungseinheit 5c entfernt
wurde. Die Niederfrequenz-Trenneinheit 5d erhält die Niederfrequenzkomponente des
demodulierten Signals aus dem Ausgangssignal der Interpolationseinheit 5k.
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Die 20 und 21 zeigen
alternative Beispiele des inneren Aufbaus der Interpolationseinheit 5k.
Beide Beispiele umfassen denselben Torimpulsgenerator 5k1 wie
in 18.
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Der
lineare Interpolierer 5k3 in 20 führt eine
lineare Interpolation über
das Intervall jedes von dem Gateimpulsgenerator 5k1 erhaltenen
Gateimpulses durch, wobei die Werte des von der Verzögerungseinheit 5c genau
vor und genau nach dem Torimpuls empfangenen verzögerten demodulierten
Signals verwendet werden. Das Ausgangssignal des linearen Interpolators 5k3 ist
in der sechsten Wellenform (f) in 19 gezeigt.
Die lineare Interpolation hinterlässt im Allgemeinen weniger
Verzerrung als eine konstante Interpolation.
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Der
kubische Interpolator 5k4 in 21 verwendet
das Lagrange-Polynom dritten Grades, um die Interpolation (im Weiteren
als kubische Interpolation bezeichnet) über das Intervall jedes Torimpulses durchzuführen, das
von dem Torimpulsgenerator 5k1 empfangen wird, basierend
auf den zwei Werten des gerade vor und den zwei Werten gerade nach
dem Gateimpuls verzögerten
demodulierten Signals. Das Ausgangssignal des kubischen Interpolators 5k4 wird
in der siebenten Wellenform (g) in 19 gezeigt.
Die kubische Interpolation hinterlässt noch eine geringere Verzerrung
als die lineare Interpolation.
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Die
kubische Interpolation ist in den 22, 23 und 24 dargestellt.
In jeder dieser Figuren ist die Zeit auf der horizontalen Achse
und der Signalwert (Pegel) auf der vertikalen Achse dargestellt. 22 zeigt
einen Teil des gewünschten
demodulierten Signals; die Kreise bezeichnen Abtastpunkte. In 23 wurden
die durch x bezeichneten Abtastungen durch ein Torimpuls, das das
Auftreten von Spitzenrauschen an zeigt, maskiert. Die zwei Abtastungen
y0, y1, die vor
dem Torimpuls liegen und die zwei Abtastungen y2,
y3, die dem Torimpuls folgen zu den Zeitpunkten
x0, x1, x2, x3 sind intakt
geblieben. In 24 wird eine kubische Funktion
f(x) unter Verwendung von Werten Y0, Y1, Y2, y3 zu
Zeitpunkten x0, x1,
x2, x3 entsprechend
der Lagrange-Polynom-Formel dritten Grades, nach der unten erwähnten Gleichung
(3) konstruiert, in der die Summe (Σ) über die Werte von i von null
bis drei genommen wird, und die Produkte (Π) über die Werte j von null bis
drei unterschiedlich zu i genommen wird (d.h. i = 0 bis 3, j = 0 bis
3, j ≠ i). f (x) = Σ yi{(Πx – xj)/(Πxi – xj)} (3)
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Wie
gesehen werden kann, nähert
die kubische Funktion in 24 sich
besser an das gewünschte
demodulierte Signal an als es eine konstante oder lineare Interpolation
machen würde.
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Als
drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt 25 einen FM-Empfänger, bei
dem eine Überwachungseinheit
des Empfangszustandes dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 11 hinzugefügt ist.
Die Überwachungseinheit 13 des
Empfangszustandes empfängt
das S-Metersignal, das von dem Zwischenfrequenzverstärker 3 ausgegeben wird
und empfängt
die Ausgangssignale von dem Stereodekoder 7 und liefert
Steuersignale an den Koeffizientenerzeuger 5b und des Spitzenrauschdetektor 5j.
Diese Steuersignale steuern die Funktionsweise des Koeffizientenerzeugers 5b und
des Spitzenrauschdetektors 5j entsprechend den Bedingungen des
Empfangszustandes, wie die Stärke
des empfangenen frequenzmodulierten Signals und die Lautstärke des
Audiosignals.
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Wenn
das empfangene frequenzmodulierte Signal schwach ist, wie durch
das S-Meterausgangssignal angegeben wird, wird der Rauschsockel
(der allgemeine Hintergrundrauschpegel) in dem demodulierten Signal
angehoben. Wenn der Koeffizientengenerator 5b eine Offseteinheit 5b4 verwendet,
wie in 7 gezeigt wird, ist es wünschenswert, den Offsetpegel
L anzuheben, wenn das empfangene Signal schwach ist, so dass der
Rauschreduktionskoeffizient nicht in Abhängigkeit von der Aktivität an dem
Pegel des Rauschbodens in dem Ausgangssignal des Filters 5a reduziert
wird. Wenn der Offsetpegel L angehoben wird, ist es auch wünschenswert,
den oberen Grenzwert H in dem Begrenzer 5b3 anzuheben, um
ein sauberes Gleichgewicht zwischen den Parametern H und L aufrecht
zu erhalten. Die Überwachungseinheit 13 des
Empfangszustandes führt
diese Art von Steuerung von H und L durch.
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Wenn
in ähnlicher
Weise das empfangene frequenzmodulierte Signal schwach ist und daher
der Rauschsockel vergleichsweise hoch ist, ist es wünschenswert,
den Schwellenwert der Spitzenrauschdetektion, der von dem Spitzenrauschdetektor 5j verwendet
wird, anzuheben, um die Verzerrung bzw. Verschlechterung zu reduzieren,
die durch exzessive Interpolation durch die Interpolationseinheit 5k bewirkt
wird. Die Überwachungseinheit 13 des
Empfangszustandes stellt somit den in dem Spitzenrauschdetektor 5j verwendeten
Schwellenwert entsprechend dem S-Meterausgangssignal ein.
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Weiterhin
ist das Mehrwegrauschen sehr merkbar, wenn der Amplitudenpegel des
Audiosignal gering ist. Wenn der Amplitudenpegel des Audiosignals
hoch ist, neigt das laute Audiosignal dazu, das Mehrwegrauschen
zu verstecken. Wenn somit der Amplitudenpegel des Audio signals hoch
ist, ist es wünschenswert,
den Minimalwert M des Rauschreduktionskoeffizienten in dem Koeffizientengenerator 5b anzuheben,
wodurch die Dämpfung
des Mehrwegrauschens verringert wird, um die durch die Dämpfung bewirkte
Verschlechterung zu reduzieren. Die Überwachungseinheit 13 des
Empfangszustands führt
auch diese Art von Steuerung des Parameters M durch.
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Ansonsten
arbeitet das dritte Ausführungsbeispiel
in der gleichen Weise wie das zweite Ausführungsbeispiel, so dass eine
weitere Beschreibung weggelassen wird.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
arbeitet der Rauschreduzierer 6 mit dem Ausgangssignal
der Vorrichtung 5 zum Reduzieren des Mehrwegrauschens,
aber diese Beziehung kann umgekehrt werden; der Rauschreduzierer 6 kann
das Ausgangssignal des FM-Demodulators 4 empfangen, die
Vorrichtung zum Reduzieren des Mehrwegrauschens 5 kann
das Ausgangssignal vom Rauschreduzierer 6 empfangen und
der Stereodemodulator 7 kann das Ausgangssignal der Vorrichtung
zum Reduzieren des Mehrwegrauschens 5 empfangen.
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Obwohl
die Vorrichtung 5 zum Reduzieren des Mehrwegrauschens als
digitaler Schaltkreis beschrieben wurde, können auch analoge Kreise verwendet
werden.