DE112009004337B4 - Signalempfang - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Empfangen einer demodulierten Wellenform in Übereinstimmung mit einem Protokoll, bei dem die Wellenform einem Block von übertragenen Bits entspricht, der eine erste Gruppe von Bits und eine zweite Gruppe von Bits umfasst, wobei die zweite Gruppe von Bits eine Funktion der ersten Gruppe von Bits darstellt, und wobei das Verfahren umfasst:Samplen der demodulierten Wellenform, um eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederherzustellen, welche der ersten Gruppe der übertragenen Bits entsprechen, sowie einer zweiten Gruppe von Sample-Werten, welche einer zweiten Gruppe von übertragenen Bits entsprechen;Zuordnen von Bit-Werten zu zuverlässigen Sample-Werten der ersten Gruppe von Sample-Werten;Erzeugen eines ersten Sets von Kandidaten für einen Block von Bits, der der demodulierten Wellenform entspricht, wobei jeder Kandidat eine erste Gruppe von Kandidatenbits und eine zweite Gruppe von Kandidatenbits umfasst, wobei die erste Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die zugeordneten Bit-Werte und eine Kombination von Bit-Werten, welche für den Kandidaten des Sets von Kandidaten eindeutig sind, verwendet werden, und wobei die zweite Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die genannte Funktion auf die erste Gruppe von Kandidatenbits angewandt wird;Durchführen eines Korrelationsschrittes, indem eine Korrelation zwischen jedem Kandidaten und der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten bestimmt wird, um einen Korrelationswert zu bilden, der mit jedem Kandidaten verknüpft ist; undAuswählen des Kandidaten, der mit dem Korrelationswert verknüpft ist, der auf den höchsten Grad von Übereinstimmung zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, als den Block von Bits, der mit der demodulierten Wellenform korrespondiert.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft den Empfang demodulierter Wellenformen, insbesondere die Ermittlung eines Blocks von Bits, welcher der demodulierten Wellenform entspricht. Die vorliegende Erfindung kann insbesondere dazu eingesetzt werden, eine Wellenform in Übereinstimmung mit einem Protokoll zu empfangen, bei dem die Wellenform einen Block übertragener Bits repräsentiert, bei dem einige der Bits eine Funktion von anderen der Bits sind.
• Hintergrund der Erfindung
• Bei RDS (Radio Data System) und RBDS (Radio Broadcast Data System) handelt es sich um Kommunikationsprotokolle, die dazu dienen, Daten in FM (frequenzmodulierte) analoge Broadcasts einzubetten. RDS und RBDS Bitstream besitzen eine gemeinsame Organisationsstruktur. Sie weisen eine Bitrate von 1187,5 Bit pro Sekunde auf. Jeder Bitstream ist in Gruppen gegliedert, jede Gruppe besteht aus vier Blocks. Jedem Block ist ein Blocktyp von einem der Blocktypen A, B, C, C', D und E zugeordnet. Für RDS ist der erste Block einer Gruppe A, der zweite Block vom Typ B, der dritte vom Typ C oder C', der vierte vom Typ D. Bei RBDS können einige Blöcke den Typ E aufweisen. Jeder Block besteht aus 26 Bit, welche 16 Informationsbits und 10 Parity-Bits umfassen. Die Informationsbits enthalten die eingebetteten Daten. Die Parity-Bits werden aus den Informationsbits abgeleitet, indem die Informationsbits mit einer Generatorsequenz (oft bezeichnet als verkürzter zyklischer Code „shortened cyclic code“) und eines aus einer Auswahl von 10 Bit-Worten, welche durch das RDS/RBDS-Protokoll definiert sind, kombiniert werden. Diese Ableitung kann wie folgt ausgeführt werden.
• Die Informationsbits (ausgedrückt als 1 x 16 Matrix) werden mit einer Matrix multipliziert, die als Generatormatrix G bekannt ist. Bei der Matrix G handelt es sich um eine 26 x 16 Matrix, welche aus dem folgenden Generatorpolynom erhalten wird: $$\text{g}\left(\text{x}\right)={\text{x}}^{10}+{\text{x}}^8+{\text{x}}^7+{\text{x}}^5+{\text{x}}^4+{\text{x}}^3+1$$

  
• Die Multiplikation ergibt eine 26 x 1 Matrix, bei der die ersten 16 Terme die 16 Informationsbits darstellen. Die verbleibenden 10 Terme werden durch eine Exklusiv-Oder Funktion mit einem aus einer Auswahl von 10 Bitworten (Offset-Worten), die durch das RDs/RDBS-Protokoll definiert sind, verglichen („XORed“). Gegenwärtig sind sechs Offset-Worte definiert, von denen jedes einem zugehörigen Blocktyp zugeordnet ist. Entsprechend werden die verbleibenden 10 Terme mittels einer Exklusiv-Oder Funktion mit dem Offset-Wort verknüpft, welches dem Blocktyp des zu erzeugenden Blocks zugeordnet ist. Bei den 10 Bit, welche sich aus dem Vergleich mit der Exklusiv-Oder Funktion ergeben, handelt es sich um die Parity-Bits.
• Die Funktion, die die Parity-Bits mit den Informationsbits in Beziehung setzt, ist der Empfangsseite der Übertragung bekannt. Die resultierende Redundanz in den Dekodierten eingebetteten Daten kann von dem Empfänger dazu verwendet werden, Datenfehler zu detektieren und/oder zu korrigieren.
• Die RDS- und RBDS-Protokolle verwenden denselben Fehlerkorrekturcode. Ein Standardverfahren zur Implementierung einer Fehlerkorrektur für die empfangenen Daten besteht darin, die Daten basierend auf bekannten Eigenschaften des verkürzten zyklischen Codes zu dekodieren, der zur Erzeugung der Parity-Bits verwendet wurde. Beispielsweise beschreibt der RBDS-Standard von April 1998 die Verwendung eines Fehler abfangenden Dekoders, der so arbeitet, dass eine bitweise Wiederherstellung der kodierten Bits aus der demodulierten Wellenform durchgeführt wird, gefolgt von einer Dekodierung der kodierten Bits, so dass der Hamming-Abstand zwischen den empfangenen Bits und den erwarteten übertragenen Bits minimiert wird, wobei die erwarteten übertragenen Bits auf der Grundlage bekannter Eigenschaften des verkürzten zyklischen Codes bestimmt wurden.
• Die Leistungsfähigkeit einer Dekodiertechnik kann durch einen prozentualen Anteil der Blöcke gemessen werden, die mit einem oder mehreren Fehlern empfangen werden. 1 zeigt die Leistungsfähigkeit der Blockdekodierung des Fehler abfangenden Dekodierverfahrens als Funktion des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) des empfangenen Signals. 1 zeigt außerdem die Leistungsfähigkeit von Hard-Decision Dekodierung. Hard-Decision Dekodierung liegt vor, wenn die empfangene demodulierte Wellenform bitweise und ohne Fehlerkorrektur bitweise wiederhergestellt und dekodiert wird. 1 zeigt, dass Fehler ermittelnde Dekodierung über den gemessenen Bereich des Signals-Rausch-Verhältnisses (SNR) wesentlich besser funktioniert als Hard-Decision Dekodierung. Allerdings funktioniert Fehler abfangende Dekodierung bei niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) nach wie vor schlecht. Die prozentuale Blockfehlerrate für Fehler abfangende Dekodierung übersteigt 25%, sobald das Signal-Rausch-Verhältnis auf 4,5 dB gefallen ist, und übersteigt 50%, sobald das Signal-Rausch-Verhältnis auf 3 dB gefallen ist.
• Es besteht daher ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zur Dekodierung eines empfangenen RDS/RBDS-Signals, das die Empfindlichkeit des Empfängers verbessert.
• Aus EP 1 282 237 A2 ist ein Decodierverfahren eines Produktcodes bekannt, das einen k-ten weichen Ausgabewert von jedem der r Cl-Codewörter [C^t] (t = 1, 2, ..., r) berechnet, die in einem Codewort-Erzeugungsschritt erfasst werden. Wenn von k = 1 aus ein k-ter Wert eines C1-Codewortes [C^t] gleich Null ist, dann wird die erste Variable, deren Anfangswert vorbestimmt ist, mit der Wahrscheinlichkeit des Codewortes verglichen, und in die erste Variable die Summe einer größeren der ersten Variablen und der Wahrscheinlichkeit und einem Korrekturwert der Differenz zwischen ihnen gesetzt. Wenn der k-te Wert ungleich Null ist, wird die zweite Variable auf dieselbe Weise aktualisiert. Die Aktualisierung der ersten und der zweiten Variablen wird mit schrittweisem Inkrementieren von t von Eins bis r durchgeführt, und der k-te Soft-Output-Wert wird aus der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Variablen berechnet.
• In HU, T.-H.; LIN, S.: An Efficient Hybrid Decoding Algorithm for Reed-Solomon Codes Based on Bit Reliability. In: IEEE Transactions on Communications, Vol. 51, 2003, No. 7, S. 1073-1081 wird ein rechnerisch effizienter hybrider, auf Zuverlässigkeit basierender Decodierungsalgorithmus für Reed-Solomon-Codes (RS-Codes) beschrieben. Dieser Hybriddecodierungsalgorithmus besteht aus zwei Hauptkomponenten, einem Neucodierungsprozess und einem nachfolgenden Lösch- und Fehlerdecodierungsprozess für Bit- und Symbolebenen. Der Neucodierungsprozess dient zum Erzeugen einer Sequenz von Kandidatencodewörtern auf der Grundlage der Informationen, die von dem durch einen algebraischen Decodierer decodierten Codewort und einem Satz von Testfehlermustern bereitgestellt werden. Es werden zwei Kriterien zum Testen im Dekodierungsprozess verwendet, um die Rechenkomplexität der Dekodierung zu reduzieren. Das erste Kriterium besteht darin, die Anzahl von Neucodiervorgängen durch das Eliminieren der unwahrscheinlichen Fehlermuster zu reduzieren. Das zweite Kriterium besteht darin, die Optimalität eines erzeugten Kandidatencodewortes zu testen.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Empfangen einer demodulierten Wellenform in Übereinstimmung mit einem Protokoll bereitgestellt, bei dem die Wellenform einem Block von übertragenen Bits entspricht, der eine erste Gruppe von Bits und eine zweite Gruppe von Bits umfasst, wobei die zweite Gruppe von Bits eine Funktion der ersten Gruppe von Bits darstellt, und wobei das Verfahren umfasst: Samplen der demodulierten Wellenform, um eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederherzustellen, welche der ersten Gruppe der übertragenen Bits entsprechen, sowie einer zweiten Gruppe von Sample-Werten, welche einer zweiten Gruppe von übertragenen Bits entsprechen; Zuordnen von Bit-Werten zu zuverlässigen Sample-Werten der ersten Gruppe von Sample-Werten; Erzeugen eines ersten Sets von Kandidaten für einen Block von Bits, der der demodulierten Wellenform entspricht, wobei jeder Kandidat eine erste Gruppe von Kandidatenbits und eine zweite Gruppe von Kandidatenbits umfasst, wobei die erste Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die zugeordneten Bit-Werte und eine Kombination von Bit-Werten, welche für den Kandidaten des Sets von Kandidaten eindeutig sind, verwendet werden, und wobei die zweite Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die genannte Funktion auf die erste Gruppe von Kandidatenbits angewandt wird; Durchführen eines Korrelationsschrittes, indem eine Korrelation zwischen jedem Kandidaten und der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten bestimmt wird, um einen Korrelationswert zu bilden, der mit jedem Kandidaten verknüpft ist; und Auswählen des Kandidaten, der mit dem Korrelationswert verknüpft ist, der auf den höchsten Grad von Übereinstimmung zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, als den Block von Bits, der mit der demodulierten Wellenform korrespondiert.
• Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin das Dekodieren des Blocks von Bits, welche der demodulierten Wellenform entsprechen, gemäß dem genannten Protokoll.
• Das Verfahren kann weiterhin das Sortieren der Sample-Werte der ersten Gruppe in der Reihenfolge ihrer Absolutwerte umfassen, sowie das Auswählen der Sample-Werte, die die höchsten Absolutwerte aufweisen, als die zuverlässigen Sample-Werte.
• Das Verfahren kann weiterhin das Ermitteln einer Anzahl von Sample-Werten aufweisen, die in Abhängigkeit vom Signal-Rausch-Verhältnis des empfangenen Signals als zuverlässig auszuwählen sind, so dass die Anzahl der als zuverlässig auszuwählenden Sample-Werte mit dem Anstieg des Signal-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals ansteigt.
• Der Schritt des Zuordnens kann das Durchführen einer Kreuzkorrelation umfassen, bei der jeder Kandidat mit der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten korreliert wird, und wobei der Auswahlschritt das Auswählen desjenigen Kandidaten umfasst, der den höchsten Kreuzkorrelationswert aufweist, wobei es sich bei dem höchsten Kreuzkorrelationswert um den Korrelationswert handelt, der auf den höchsten Korrelationsgrad zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt.
• Das Verfahren kann das Vergleichen des Korrelationswertes des ausgewählten Kandidaten mit der Summe der Absolutwerte der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten enthalten, sowie das Abschätzen einer Wahrscheinlichkeit, dass der ausgewählte Kandidat in Abhängigkeit von diesem Vergleich identisch ist mit dem Block der übertragenen Bits.
• Das Verfahren kann weiterhin das Abschätzen enthalten, dass die Wahrscheinlichkeit hoch ist, wenn der Unterschied zwischen dem Korrelationswert des ausgewählten Kandidaten und der Summe der Absolutwerte der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten niedrig ist.
• Das Ausführen der Korrelationsfunktion kann umfassen: Das Abschätzen einer Signalleistung, die mit der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten verknüpft ist; und das Bilden eines Ersatzkandidaten von jedem der Kandidaten des Sets von Kandidaten durch Ersetzen jedes Kandidatenbits, das einen ersten Bit-Wert aufweist, mit einem Bit, das einen ersten Ersatzwert besitzt, und Ersetzen jedes Kandidatenbits, das einen zweiten Bit-Wert aufweist mit einem Bit, das einen zweiten Ersatzwert besitzt, wobei der erste und der zweite Ersatzwert von der geschätzten Signalleistung abhängen.
• Das Durchführen der Korrelationsfunktion kann weiterhin aufweisen: Ermitteln des Euklidischen Abstandes zwischen einem ersten Vektor, der die Bits des Ersatzkandidaten aufweist, und einem zweiten Vektor, der die erste und zweite Gruppe von Sample-Werten aufweist, für jeden aus den Kandidaten des Kandidatensets ausgewählten Ersatzkandidaten; und wobei das Auswählen des Kandidaten, der mit dem Korrelationswert verknüpft ist, der auf den höchsten Grad von Korrelation zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, das Auswählen des Kandidaten umfasst, aus dem der Ersatzkandidat gebildet wurde, der den geringsten Euklidischen Abstand liefert.
• Das Durchführen und das Ausführen der Korrelationsfunktion kann weiterhin aufweisen: Ermitteln des Hamming-Abstandes zwischen einem ersten Vektor, der die Bits des Ersatzkandidaten aufweist, und einem zweiten Vektor, der die erste und zweite Gruppe von Sample-Werten aufweist, für jeden aus den Kandidaten des Kandidatensets ausgewählten Ersatzkandidaten; und wobei das Auswählen des Kandidaten, der mit dem Korrelationswert verknüpft ist, der auf den höchsten Grad von Korrelation zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, das Auswählen des Kandidaten umfasst, aus dem der Ersatzkandidat gebildet wurde, der den geringsten Hamming-Abstand aufweist.
• Das Verfahren kann außerdem den Schritt des Erzeugens eines Sets von Kandidaten durch Bilden eines Kandidatenvektors umfassen, bei dem die zugeordneten Bit-Werte innerhalb der ersten Gruppe von Kandidatenbits dieselben Positionen einnehmen, die die zuverlässigen Sample-Werte innerhalb der ersten Gruppe der Sample-Werte eingenommen haben.
• Bei dem Protokoll kann es sich um ein RDS (Radio Data System) Protokoll oder ein RBDS (Radio Broadcast Data System) Protokoll handeln, und wobei die erste Gruppe von übertragenen Bits Informationsbits aufweist, und wobei die zweite Gruppe von übertragenen Bits Parity-Bits aufweist.
• Die demodulierte Wellenform kann entsprechend einem Protokoll empfangen werden, bei dem die Wellenform innerhalb eines Stroms übertragener Bits einen Block übertragener Bits repräsentiert, wobei der genannte Block übertragener Bits bei einer Bitposition innerhalb des genannten Stroms von Bits beginnt, die dem Empfänger nicht bekannt ist, und wobei das Verfahren das Synchronisieren des Empfängers mit dieser Bitposition umfasst, durch: Samplen der demodulierten Wellenform, so dass für jede Bitposition, bei der der Block der übertragenen Bits begonnen haben kann, eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die mit der ersten Gruppe übertragener Bits korrespondieren würde, wenn der Block der übertragenen Bits bei dieser Bitposition begonnen hätte, und eine zweite Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die mit der zweiten Gruppe übertragener Bits korrespondieren würde, wenn der Block übertragener Bits bei der genannten Bitposition begonnen hätte, sowie Erzeugen eines entsprechenden Sets von Kandidaten aus der ersten Gruppe von Sample-Werten; Ausführen eines Korrelationsverfahrens für jede Bitposition durch Ermitteln einer Korrelation zwischen jedem Kandidaten des entsprechenden Sets von Kandidaten, die mit der betreffenden Bitposition korrespondieren, und der entsprechenden ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten, die mit der betreffenden Bitposition korrespondieren, um einen entsprechenden Korrelationswert zu bilden, der mit einem jeden Kandidaten bei der betreffenden Bitposition verknüpft ist; und Synchronisieren des Empfängers mit der Bitposition, welche mit dem Kandidaten korrespondiert, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, der auf den höchsten Korrelationsgrad zwischen dem Kandidaten und der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt.
• Das Protokoll, gemäß dem die demodulierte Wellenform empfangen wird, ist so ausgestaltet, dass die Funktion, mittels der die zweite Gruppe von Bits aus der ersten Gruppe von Bits abgeleitet wird, eine von einer Vielzahl von durch das Protokoll definierter Funktionen ist, wobei das Verfahren das Ermitteln derjenigen aus der Vielzahl von Funktionen umfasst, die auf die erste Gruppe der übertragenen Bits angewendet wurde, indem: für jede der durch das Protokoll definierten Funktionen ein Set von Kandidaten erzeugt wird, bei dem die zweite Gruppe von Kandidatenbits bei einem jedem Kandidaten dadurch erzeugt wird, dass die genannte Funktion auf die erste Gruppe von Kandidatenbits angewendet wird; und indem die Funktion, die auf die erste Gruppe der übertragenen Bits angewendet wird, als die Funktion festgelegt wird, durch die der Kandidat, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, welcher auf den höchsten Grad der Korrelation zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, erzeugt wurde.
• Die Wellenform kann eine Vielzahl von Blocks übertragener Bits repräsentieren, wobei jeder eine entsprechende erste Gruppe von Bits aufweist, sowie eine entsprechende zweite Gruppe von Bits, die eine Funktion der entsprechenden ersten Gruppe von Bits darstellt, wobei die Vielzahl von Blöcken übertragener Bits einen Teil eines Stroms von übertragenen Bits gebildet haben und bei einer Bitposition des genannten Stroms von Bits begonnen haben, die einem Empfänger unbekannt ist, wobei das Verfahren aufweist: Samplen der demodulierten Wellenform, für jeden Block von übertragenen Bits, so dass für jede Bitposition, bei der der Block übertragener Bits begonnen haben könnte, eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die der ersten Gruppe übertragener Bits entsprechen würde, wenn der Block übertragener Bits an dieser Bitposition begonnen hätte, und bei dem eine zweite Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die einer zweiten Gruppe übertragener Bits entsprechen würde, wenn der Block übertragener Bits an der genannten Bitposition begonnen hätte.
• Die demodulierte Wellenform kann weiterhin in Übereinstimmung mit einem Protokoll empfangen werden, so dass für jeden Block übertragener Bits die Funktion, durch die die betreffende zweite Gruppe von Bits, welche in dem Block übertragener Bits enthalten ist, aus der betreffenden ersten Gruppe von Bits abgeleitet wird, eine aus einer Vielzahl von durch das Protokoll definierter Funktionen ist, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen eines Sets von Kandidaten für jeden Block der übertragenen Bits, wobei jede durch das Protokoll definierte Funktion und jede der ersten und zweiten Gruppen von Sample-Werten, die einer betreffenden Bitposition zugeordnet sind, bei der der Block übertragener Bits begonnen haben könnte, durch Anwenden dieser Funktion auf jede erste Gruppe von Kandidatenbits, die aus der ersten Gruppe von Sample-Werten gebildet sind, welche der betreffenden Bitposition zugeordnet sind, um eine entsprechende zweite Gruppe von Kandidatenbits zu erzeugen.
• Das Verfahren kann weiterhin das Ausführen eines Korrelationsschrittes aufweisen, bei dem eine Korrelation zwischen jedem Kandidaten, der eine erste Gruppe von Kandidatenbits umfasst, welche aus einer ersten Gruppe von Sample-Werten gebildet sind, die mit einer entsprechenden Bitposition verknüpft sind, und der wiederhergestellten ersten Gruppe von Sample-Werten, die der betreffenden Bitposition zugeordnet sind, bestimmt wird, um einen mit dem Kandidaten verknüpften Korrelationswert zu bilden.
• Das Verfahren kann weiterhin für jedes Set von Kandidaten das Auswählen desjenigen Kandidaten umfassen, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, der auf den höchsten Grad von Korrelation zwischen einem Kandidaten und dessen entsprechenden ersten und zweiten Gruppen von Sample-Werten schließen lässt.
• Das Verfahren kann weiterhin das Ermitteln einer Wahrscheinlichkeit einer bestimmten aus einer Mehrzahl von Funktionen umfassen, die dazu verwendet wurden, einen Block übertragener Bits zu bilden, indem eine Integration über Korrelationswerte durchgeführt wurde, die den verschiedenen Blöcken übertragener Daten zugeordnet sind.
• Das Verfahren kann weiterhin die Ermittlung einer Wahrscheinlichkeit umfassen, dass ein Block übertragener Bits an einer bestimmten Bitposition begonnen hat, indem ein Integrationsverfahren über Korrelationswerte durchgeführt wird, die verschiedenen Blöcken übertragener Daten zugeordnet sind.
• Das Verfahren kann das Durchführen der Integration über die Korrelationswerte umfassen, die dem ausgewählten Kandidaten eines jeden Sets von Kandidaten zugeordnet sind, unter Verwendung einer bestimmten von einer Mehrzahl von Funktionen und einer bestimmten anfänglichen Bitposition, um für jeden Block übertragener Bits eine Wahrscheinlichkeit dafür zu bilden, dass die betreffende Kombination von Funktion und anfänglicher Bitposition dazu verwendet wurde, diesen Block übertragener Bits zu bilden.
• Das Verfahren kann weiterhin das Aufsummieren kombinierter Wahrscheinlichkeiten umfassen, die bestimmten der Funktionen und bestimmten der Blöcke übertragener Datenbits zugeordnet sind, um Funktionswahrscheinlichkeiten zu bilden, die auf eine Wahrscheinlichkeit schließen lassen, dass bestimmte der Blöcke übertragener Datenbits dadurch gebildet wurden, dass bestimmte der Funktionen verwendet wurden, und Auswählen der Funktion, die der höchsten Funktionswahrscheinlichkeit entspricht, die den Block übertragener Datenbits zugeordnet ist, als die Funktion, die am Wahrscheinlichsten dazu verwendet worden ist, einen Block übertragener Datenbits zu bilden.
• Das Verfahren kann weiterhin für jeden Block übertragener Datenbits das Auswählen der Bitposition umfassen, die mit der Wahrscheinlichkeit korrespondiert, dass sie den höchsten Wert aufweist, der der Funktion zugeordnet ist, die als diejenige Funktion bestimmt wurde, die mit der höchsten Wahrscheinlichkeit dazu verwendet worden ist, den Block übertragener Bits zu bilden, als die Position, bei der der Block übertragener Datenbits mit höchster Wahrscheinlichkeit begonnen hat.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, eine demodulierte Wellenform in Übereinstimmung mit einem Protokoll zu empfangen, bei dem die Wellenform einen Block übertragener Bits repräsentiert, die eine erste Gruppe von Bits und eine zweite Gruppe von Bits umfassen, wobei die zweite Gruppe von Bits eine Funktion der ersten Gruppe von Bits darstellt, und wobei die Vorrichtung umfasst: Ein Samplemodul, das dazu ausgebildet ist, die empfangene, demodulierte Wellenform zu samplen, um eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederherzustellen, die der ersten Gruppe übertragener Bits zugeordnet sind, sowie eine zweite Gruppe von Sample-Werten, die einer zweiten Gruppe übertragener Bits zugeordnet sind; ein Zuverlässigkeitsmodul, das dazu ausgebildet ist, Bit-Werte zuverlässigen Sample-Werten der ersten Gruppe von Sample-Werten zuzuordnen; einen Kandidatenwort-Generator, der dazu ausgebildet ist, ein Set von Kandidaten für einen Block von Bits zu erzeugen, die der empfangenen demodulierten Wellenform entsprechen, wobei jeder Kandidat eine erste Gruppe von Kandidatenbits und eine zweite Gruppe von Kandidatenbits aufweist, wobei die erste Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die zugeordneten Bit-Werte und eine Kombination von Bit-Werten, die für denjenigen der Kandidaten des Sets von Kandidaten eindeutig sind, verwendet werden, und wobei die zweite Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die genannte Funktion auf die erste Gruppe von Kandidatenbits angewendet wird; und einen Korrelator, der dazu ausgebildet ist, ein Korrelationsverfahren durchzuführen, indem eine Korrelation zwischen jedem Kandidaten und der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten durchgeführt wird, um einen Korrelationswert zu bilden, der mit jedem Kandidaten verknüpft ist; wobei der Kandidatenwort-Generator weiterhin dazu ausgebildet ist, denjenigen Kandidaten auszuwählen, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, der auf den höchsten Korrelationsgrad zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, als den Block von Bits, der der empfangenen, demodulierten Wellenform entspricht.
• Figurenliste
• Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft bezugnehmend auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
• 1 einen Graphen, mit dem die Leistungsfähigkeit von drei Dekodierverfahren verglichen werden;
• 2 ein schematisches Diagramm zur grundsätzlichen Aufbau einer Dekodiervorrichtung;
• 3 ein schematisches Diagramm eines Beispiels für einen Aufbau einer Synchronisiervorrichtung;
• 4 einen Graphen zum Vergleich der Leistungsfähigkeit des Synchronisationsschemas;
• 5 ein schematisches Diagramm eines allgemeinen Aufbaus einer alternativen Dekodiervorrichtung; und
• 6 ein schematisches Diagramm eines Transceivers, der die Vorrichtung gemäß den 2, 3 und 5 umfassen kann.
• Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
• 2 zeigt ein schematisches Diagramm der allgemeinen Anordnung einer Dekodiervorrichtung. Die Dekodiervorrichtung umfasst ein Samplemodul 200. Die empfangene, codierte und demodulierte Wellenform wird dem Samplemodul 200 zugeführt. Ein erster Ausgang des Samplemoduls 200 ist mit einem Eingang eines Buffers 201 verbunden. Ein erster Ausgang des Buffers 201 ist mit einem Eingang eines Zuverlässigkeitsmoduls 202 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Buffers 201 ist mit einem Eingang eines Hard-Decision-Wiederherstellungsmoduls 205 verbunden. Ein Ausgang eines Signal-Rausch-Verhältnis-(SNR)-Moduls 206 ist mit einem zweiten Eingang des Zuverlässigkeitsmoduls 202 verbunden. Ein Ausgang des Zuverlässigkeitsmoduls 202 ist mit einem zweiten Eingang des Hard-Decision-Wiederherstellungsmoduls 205 verbunden. Ein Ausgang des Hard-Decision-Wiederherstellungsmoduls 205 ist mit einem ersten Eingang eines Kandidatencodewort-Generators 203 verbunden. Ein erster Ausgang des Kandidatenwort-Generators 203 ist mit einem ersten Eingang eines Korrelators 204 verbunden. Ein dritter Ausgang des Buffers 201 ist mit einem zweiten Eingang des Korrelators 204 verbunden. Ein Ausgang des Korrelators 204 ist mit einem zweiten Eingang des Kandidatencodewort-Generators 203 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Kandidatenwort-Generators 203 bildet den Ausgang der Dekodiervorrichtung.
• Während des Betriebs werden Signale durch die Dekodiervorrichtung gemäß 2 dekodiert und im Hinblick auf Fehler korrigiert. Das Samplemodul 200 empfängt die demodulierte RDS/RBDS-Wellenform (bei einer Basis-Bandfrequenz), die einen codierten Block von übertragenen Bits repräsentiert. Das Samplemodul 200 sampled die Wellenform zu Zeiten, die so geschätzt sind, dass die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Detektion maximiert wird. Zum Beispiel können die Samplezeiten mit der Mitte der empfangenen Symbole korrespondieren. Für einen RDS/RBDS-Block sampled das Samplemodul die Wellenform 26 Mal ab, woraus 26 Sample-Werte der demodulierten Wellenform resultieren. Das Samplemodul gibt die Sample-Werte an den Buffer 201 weiter. Der Buffer speichert diese 26 Sample-Werte (bezeichnet mit w₁ , w₂ , ..... w₂₅ , w₂₆ ). Der Buffer speichert ebenso den letzten Sample-Wert (w₀ ) der vorherigen Wellenform, die den vorherigen Block übertragener Bits repräsentiert. Wie nachfolgend erläutert, kann dieser Sample-Wert dazu verwendet werden, den aktuellen Block zu dekodieren.
• Die RDS/RBDS-Protokolle verwenden differentielles Codieren und Dekodieren. Differentielles Codieren und Dekodieren erfolgt so, dass jedes aktuell codierte Bit das Exklusiv-Oder Ergebnis des zuvor codierten Bits und des aktuell codierten Bits vor dessen Codierung darstellt. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden: $$\text{e}\left(\text{m}\right)=\text{e}\left(\text{m-1}\right)\text{ XOR u}\left(\text{m}\right)$$

  

  wobei e(m) das m-te codierte und u(m) das m-te uncodierte Bit darstellen.
• Auf gleich Weise kann differentielles Codieren so ausgeführt werden, dass jedes aktuell dekodierte Bit das Exklusiv-Oder Ergebnis des zuvor codierten Bits und des aktuell codierten Bits darstellt. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden: $$\text{d}\left(\text{m}\right)=\text{e}\left(\text{m-1}\right)\text{ XOR e}\left(\text{m}\right)$$

  

  wobei d(m) das m-te dekodierte Bit darstellt.
• Folglich sind 27 aufeinanderfolgende codierte Bits (wobei eines das letzte Bit des vorherigen Blocks darstellt) erforderlich, um einen Block mit 26 Bits zu dekodieren.
• Die ersten 17 Sample-Werte im Buffer 201 (diese entsprechen den 16 übertragenen Informationsbits) werden an das Zuverlässigkeitsmodul 202 ausgegeben. Das Zuverlässigkeitsmodul 202 bewertet diese 17 Sample-Werte, um abzuschätzen, welche von deren entsprechenden durch Hard-Decision wiederhergestellten Bits die zuverlässigsten durch Hard-Decision wiederhergestellten Bits des Blocks darstellen und welche die unzuverlässigsten. Es ist nicht notwendig, die Hard-Decision-Wiederherstellung auszuführen, um die Zuverlässigkeit der Hard-Decision dekodierten Bits zu bewerten. Ein Weg, die Zuverlässigkeit der Hard-Decision dekodierten Bits zu bewerten, ist folgender. Das Zuverlässigkeitsmodul 202 sortiert die ersten 17 Sample-Werte in aufsteigender Reihenfolge nach ihren Absolutwerten. Die 17 Sample-Werte können wie folgt bezeichnet werden: $${\text{w}}_{\text{k}}\left(\text{k}=\mathrm{0,1}\dots \mathrm{,16}\right)$$

  

  und der Sortierindex kann wie folgt bezeichnet werden: $${\text{l}}_{\text{k}}\left(\text{k}=\mathrm{0,1}\dots \mathrm{,16}\right)$$

  

  wobei 1_k = 0 dem am wenigsten zuverlässigen Bit entspricht, 1_k = 1 dem Bit mit der zweitgeringsten Zuverlässigkeit entspricht usw.
• Das Zuverlässigkeitsmodul bestimmt, dass durch Hard-Decision wiederhergestellte Bits, welche Sample-Werten mit 1_k < Kdec entsprechen, unzuverlässig sind, und dass Hard-Decision wiederhergestellte Bits, welche Sample-Werten mit 1_k ≥ Kdec entsprechen, zuverlässig sind.
• Kdec wird bevorzugt dynamisch ermittelt, und zwar auf Basis der Qualität oder des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) des empfangenen Signals. Betrachtet man ein Modell für demodulierte Sample-Werte, die aus idealen Bits der Magnitude B überlagert mit einem Rauschen mit Mittelwert Null der Leistung P besteht, ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des empfangenen Signals definiert als 10log₁₀(B²/P) definiert. Andere Definitionen des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) können auf gleiche Weise geeignet sein. Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) 206 gibt das Signal-Rausch-Verhältnis an das Zuverlässigkeitsmodul 202 aus. Das Zuverlässigkeitsmodul 202 variiert Kdec so, dass ein Anstieg des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) zu einem kleineren Kdec führt und eine Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) zu einem höheren Kdec führt. Alternativ dazu kann Kdec basierend auf anderen Eigenschaften des Kanals dynamisch ermittelt werden. Als weitere Alternative kann Kdec vor dem Empfang des Signals bestimmt werden und während des gesamten Empfangs des Signals konstant bleiben.
• Das Zuverlässigkeitsmodul 202 gibt die Indizes der zuverlässigen (17-Kdec) Werte an das Hard-Decision-Wiederherstellungsmodul 205 aus. Das Hard-Decision-Wiederherstellungsmodul 205 extrahiert die zuverlässigen Sample-Werte aus dem Buffer 201 und stellt diese mittels einer Hard-Decision wieder her. Alternativ dazu kann das Hard-Decision-Wiederherstellungsmodul 205 alle Sample-Werte aus dem Buffer 201 extrahieren und mittels Hard-Decision wiederherstellen, vorzugsweise vor dem Empfang der zuverlässigen (17-Kdec) Werte von dem Zuverlässigkeitsmodul 202. Bei jeglicher Implementierung gibt das Hard-Decision-Wiederherstellungsmodul 205 die zuverlässigen, mittels Hard-Decision wiederhergestellten Bits an den Kandidatencodewort-Generator 203 aus.
• Der Kandidatencodewort-Generator 203 erzeugt ein Set von Kandidaten-Codewörtern für einen Block von Bits, die der codierten demodulierten Wellenform entsprechen. Ein jedes dieser Kandidaten-Codewörter umfasst 27 Bits, welche 17 Informationsbits und 10 Parity-Bits enthalten. Bei jedem der Kandidatenworte, die er erzeugt, ordnet der Kandidatencodewort-Generator 203 die zuverlässigen mit Hard-Decision wiederhergestellten Bits entsprechenden Bitpositionen der codierten Informationsbits zu. Der Kandidatencodewort-Generator 203 variiert die verbleibenden Bits der Informationsbits von Kandidaten-Codewort zu Kandidaten-Codewort, so dass für jede mögliche wiederhergestellte Kombination der verbleibenden Bits ein Kandidaten-Codewort erzeugt wird. Vorzugsweise ist die Kombination von Bits, welche für die verbleibenden Informationsbits eines jeden Kandidaten-Codeworts verwendet wird, für diesen Kandidaten des Sets von Kandidaten eindeutig. Die Anzahl unterschiedlicher Kandidaten-Codewörter ist 2^Kdec.
• Jedem Kandidaten-Codewort ist eine Gruppe von Kdec Bits zugeordnet, die als verbleibende Bits der Informationsbits verwendet werden. Für das n-te Kandidaten-Codewort können diese verbleibenden Bits, bezeichnet mit B(n), wie folgt ausgedrückt werden: $$\begin{array}{cc}\text{B}\left(\text{n}\right)={\text{b}}_{\text{Kdec-1}}{\text{ b}}_{\text{Kdec-2}}\dots {\text{b}}_0& \left(\text{n=0}\text{,1}\dots \mathrm{..}{\text{2}}^{\text{Kdec}}-1\right)\end{array}$$

  
• Die codierten Informationsbits des Kandidaten-Codeworts können wie folgt ausgedrückt werden: $$E\left(n\right)=C_0^n{C}_1^n\dots C_{16}^n$$

  
• Wenn $$0\le \text{k}<17{\text{ und l}}_{\text{k}}<\text{Kdec}$$

  

  dann $$C_k^n=b_{l_k}$$

  

  andernfalls $$C_k^n={\text{l wenn w}}_{\text{k}}>\mathrm{0,}\text{ andernfalls 0}$$

  
• Wenn beispielsweise Kdec = 11 und n=0 ist, ist $$\text{B}\left(0\right)={\text{b}}_{10}{\text{ b}}_9{\text{ b}}_8{\text{ b}}_7{\text{ b}}_6{\text{ b}}_5{\text{ b}}_4{\text{ b}}_3{\text{ b}}_2{\text{ b}}_1{\text{ b}}_0$$

  

  und w_k ist in aufsteigender Reihenfolge der Zuverlässigkeit
  w₃ w₁₆ w₁ w₇ w₈ w₉ w₄ w₂ w₁₃ w₆ w₅ w₁₁ w₁₅ w₁₄ w₀ w₁₀ dann ist $${\text{l}}_3=\mathrm{0,}{\text{ l}}_{16}=\mathrm{1,}{\text{ l}}_1=2\dots \dots {\text{ l}}_0=\mathrm{15,}{\text{ l}}_{10}=16$$

  
• Für das erste Informationsbit $C_0^0$

  

  gilt: $$\text{k}=0$$

  

  $${\text{l}}_0=15\text{ und }15\ge 11\text{ d}\text{.h}{\text{. l}}_{\text{k}}\ge \text{Kdec für k}=0$$

  
• Daher ist: $$C_0^0=1{\text{ wenn W}}_0>\mathrm{0,}\text{ andrenfalls 0}$$

  
• Für das zweite Informationsbit $C_1^0$

  

  gilt: $$\text{k}=1$$

  

  $${\text{l}}_1=2\text{ und 2}<11\text{ d}\text{.h}{\text{. l}}_{\text{k}}<\text{Kdec für k}=1$$

  
• Daher ist: $$C_1^0=b_{l_1}=b_2$$

  
• Wenn beispielsweise $$\text{B}\left(0\right)=10011100101$$

  

  dann ist $${\text{C}}_1^0=1$$

  
• Die 17 codierten Informationsbits eines jeden Kandidaten-Codeworts werden differentiell dekodiert, um die 16 entsprechenden, dekodierten Informationsbits zu erhalten: $$D\left(n\right)=d_0^n{d}_1^n\dots d_{15}^n\text{ wobei }{d}_k^n=c_k^{n}XOR{c}_{k+l}^n$$

  
• Der Kandidatencodewort-Generator 203 ermittelt aus den 16 dekodierten Informationsbits die uncodierten Parity-Bits, indem er das im Hintergrund dieser Erfindung erläuterte Verfahren verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass zur Ermittlung der Parity-Bits ein Offset-Wort verwendet wird, welches von der Art des Blocks abhängt. Die resultierenden 10 uncodierten Parity-Bits können wie folgt dargestellt werden: $$p_0^n{p}_1^n\dots p_9^n$$

  
• Diese uncodierten Parity-Bits werden dann differentiell codiert, um die 10 wie folgt bezeichneten codierten Parity-Bits zu bilden: $$q_0^n{q}_1^n\dots q_9^n$$

  

  wobei $d_{15}^n$

  

  dazu verwendet wird, $q_0^n$

  

  zu bilden.
• Die 17 codierten Informationsbits und die 10 codierten Parity-Bits bilden das Kandidaten-Codewort T(n): $$\begin{array}{cc}T\left(n\right)=C_0^n{C}_1^n\dots C_{16}^n{p}_0^n{p}_1^n\dots p_9^n& \left(\text{n}=\mathrm{0,1}\dots \dots 2^{\text{Kdec}}-1\right)\end{array}$$

  
• Allgemeiner ausgedrückt können andere Hard-Decision Verfahren als Gleichung 7 in Abhängigkeit von der Charakteristik der Modulation und der vor der Dekodierung auf das Signal angewendeten Demodulationsverarbeitung geeigneter sein. Beispielsweise kann die Wellenform eine negative Polarität aufweisen, so dass negative Werte von w _k als ‚1‘ Bit und positive Werte als ‚0‘ Bit dekodiert werden. Bei einem anderen Beispiel kann jedes demodulierte Symbol mehr als ein Bit an Informationen übertragen. Das oben beschriebene Verfahren kann unkompliziert geändert werden, um in diesen Fällen Kandidaten-Codeworte zu erzeugen.
• Der Kandidatencodewort-Generator 203 gibt die 2^Kdec-1 Kandidaten-Codeworte an den Korrelator 204 aus. Der Korrelator 204 korreliert jedes Kandidaten-Codewort mit den in dem Buffer 201 gespeicherten Sample-Werten. Für jedes Kandidaten-Codewort führt der Korrelator 204 eine Kreuzkorrelation zwischen jedem Bit des Kandidaten-Codeworts und seinem entsprechenden Sample-Wert durch. Der Kreuzkorrelationswert führt das n-te Kandidaten-Codewort X(n) und kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden: $$\text{X}\left(\text{n}\right)=\left[2{\displaystyle \sum _{k=0}^{16}\left(C_k^n-0.5\right)\times w_k}\right]+\left[2{\displaystyle \sum _{k=0}^9\left(p_k^n-0.5\right)\times w_{k+17}}\right]$$

  
• Das Kandidaten-Codewort, welches den höchsten Grad von Korrelation ergibt, wird als dasjenige ausgewählt, das dem codierten Block von Bits entspricht, der durch die demodulierte Wellenform repräsentiert wird. In diesem Fall wird der höchste Grad von Korrelation durch den größten Kreuzkorrelationswert angegeben. Dies rührt daher, dass das Kandidaten-Codewort umso näher an den Sample-Werten liegt, je höher der Kreuzkorrelationswert ist, und dass es deshalb umso wahrscheinlicher ist, dass das Kandidaten-Codewort dem übertragenen Block von Bits entspricht. Die Identität dieses ausgewählten Kandidaten-Codeworts wird durch den Korrelator 204 an den Kandidatencodewort-Generator 203 ausgegeben. Alternativ dazu kann der Korrelator jedes andere geeignete Kreuzkorrelationsverfahren verwenden.
• Der Kandidatencodewort-Generator 203 hat zuvor die Informationsbits des ausgewählten Kandidaten dekodiert. Er erhält diese dekodierten Kandidaten-Informationsbits und gibt diese von der Dekodiervorrichtung als die dekodierten Informationsbits der demodulierten Wellenform aus. Alternativ dazu kann der Korrelator 204 oder der Kandidatencodewort-Generator 203, wenn die dekodierten Informationsbits nicht in dem Kandidatencodewort-Generator 203 gespeichert sind, das codierte, von dem Korrelator ausgewählte Kandidaten-Codewort dekodieren und die dekodierten Informationsbits aus der Dekodiervorrichtung ausgeben. Die Hard-Decision Dekodierung dekodiert alle Sample-Werte, die einen Absolutwert aufweisen, der größer ist als ein bestimmter Wert (beispielsweise 0), so dass diese ein übertragenes Bit mit dem Bit-Wert 1 repräsentieren, und dass alle anderen Sample-Werte ein übertragenes Bit mit dem Bit-Wert 0 repräsentieren. Das Prinzip hinter dem beschriebenen Verfahren besteht darin, eine Hard-Decision Dekodierung für die zuverlässigsten Sample-Werte aus einer Gruppe von Sample-Werten zu verwenden, die die Informationsbits repräsentieren, sowie darin, für die verbleibenden weniger zuverlässigen Sample-Werte alle möglichen Dekodier-Kombinationen zu versuchen. Zuverlässige Sample-Werte sind diejenigen mit größeren Absolutwerten. Es wird eine Anzahl von Kandidaten-Codewörtern erzeugt, von denen jedes eine andere der möglichen Kombinationen für die unzuverlässigen Sample-Werte enthält. Die Kandidaten-Codeworte sind gegenüber den wiederhergestellten Sample-Werten korreliert. Das Kandidaten-Codewort, welches mit den wiederhergestellten Sample-Werten am besten korreliert, wird als der Block von Bits verwendet, der der demodulierten Wellenform entspricht. Das ausgewählte Kandidaten-Codewort wird dann dekodiert.
• Die „Soft-Decision Dekodierung“ des beschriebenen Verfahrens ist aus den nachfolgend erläuterten Gründen genauer als die im Hintergrund der vorliegenden Erfindung beschriebene Hard-Decision Dekodierung und das Fehler abfangende Verfahren. Das Kreuzkorrelationsverfahren ist äquivalent dazu, dasjenige Codewort herauszufinden, welches sich am nächsten an der empfangenen Wellenform befindet, und zwar basierend auf dem Euklidischen Abstand, und sie ist unter bestimmten Annahmen darüber, auf welche Weise sich die empfangene Wellenform von dem übertragenen Codewort unterscheidet optimal. Beispielsweise maximiert die minimale Abstands-Dekodierung unter der Annahme, dass die empfangene Wellenform gleich ist der übertragenen Wellenform plus additivem weißem Gaußschen Rauschen ist, die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Detektion.
• Die Parity-Bits eines RDS/RBDS-Blocks werden aus den Informationsbits erzeugt. Das bedeutet, dass die eingebetteten Daten in einem Block ermittelt werden können, in dem entweder die Parity-Bits des Blocks oder die Informationsbits des Blocks dekodiert werden. Das hierin beschriebene Verfahren nutzt die Vorteile dieser Redundanz dadurch, dass es anfänglich nur die Informationsbits zur Dekodierung des Blocks verwendet. Für jedes Kandidaten-Codewort werden die Parity-Bits aus den dekodierten Informationsbits für dieses Kandidaten-Codewort erzeugt. Jedes Kandidaten-Codewort ist dann gegenüber den wiederhergestellten Sample-Werten einschließlich der wiederhergestellten Sample-Werte, die die Parity-Bits (diese Sample-Werte werden nicht dazu verwendet, die Kandidaten-Codeworte zu erzeugen) repräsentieren, korreliert. Fehler im Kandidaten-Codewort können durch den Korrelationswert zwischen den Parity-Bits, wie sie durch die dekodierten Informationsbits bestimmt wurden, und die Parity-Sample-Werte abgeleitet werden. Durch das Korrelieren des Kandidaten-Codeworts gegenüber den wiederhergestellten Sample-Werten anstelle gegenüber durch Hard-Decision wiederhergestellter Bits verbessert das hierin beschriebene Verfahren die Genauigkeit der Korrelation. Die Absolutwerte der wiederhergestellten Sample-Werte werden durch die Hard-Decision und die Fehler abfangenden Dekodierverfahren nicht weiter verwendet. Zusätzlich ist es aufgrund der Korrelation einer Vielzahl von Kandidaten-Codeworten mit den Sample-Werten, wobei diese Kandidaten-Codeworte alle möglichen Kombinationen der als unzuverlässig angesehenen Informationsbits umfasst, wahrscheinlicher, dass die korrekten Informationsbits wiederhergestellt werden, als dies bei der Verwendung einer Hard-Decision Dekodierung oder einer Fehler abfangenden Dekodierung der Fall wäre. Fehler in dem hierin beschriebenen Dekodierverfahren werden durch die Auswahl des Kandidaten-Codewortes, das am besten mit den wiederhergestellten Sample-Werten korreliert, minimiert.
• Bei der Erläuterung des Hintergrunds dieser Erfindung werden die Informationsbits als 1 x 16 Matrix ausgedrückt, in anderen Worten, als Vektor der Länge 16. Auf gleiche Weise kann jedes Kandidaten-Codewort als Vektor der Länge 27 ausgedrückt werden und jedes Set von 27 in dem Buffer 201 gespeicherten Sample-Werten kann als Vektor der Länge 27 ausgedrückt werden. Das Punktprodukt oder das Skalarprodukt aus zwei Vektoren a und b ist gegeben durch: $$\text{a}\cdot \text{b}=\left|\text{a}\right|\left|\text{b}\right|\text{ cos }\mathrm{\theta }$$

  

  wobei θ den Winkel zwischen den Vektoren angibt.
• Die Längen der Vektoren, welche die verschiedenen Kandidaten-Codeworte repräsentieren, sind identisch, weshalb die Moduli der Vektoren, die verschiedene Kandidaten-Codeworte repräsentieren, dieselben sind. Das Punktprodukt zwischen dem Vektor des Sample-Wertes und dem Vektor eines Kandidaten-Codewortes variiert von Kandidaten-Codewort-Vektor zu Kandidaten-Codewort-Vektor, weil der Winkel θ variiert. Die beste Übereinstimmung zwischen dem Sample-Wert-Vektor und den Kandidaten-Codewort-Vektoren liegt folglich dann vor, wenn der Winkel θ minimal ist. Wenn θ gleich Null ist, fallen die Richtungen der Vektoren zusammen. θ ist dann minimal, wenn cos θ maximal ist. Die in dem beschriebenen Verfahren ausgeführte Berechnung der Kreuzkorrelation ist äquivalent zur Auswertung des Punktproduktes des Sample-Wert-Vektors und eines Kandidaten-Codewort-Vektors. Da die Moduli der Vektoren für ein gegebenes Set von Sample-Werten fixiert sind, ist der Winkel θ minimal, wenn der Kreuzkorrelationswert X maximal ist. Das Kandidaten-Codewort mit dem höchsten Korrelationswert X stellt deshalb die beste Übereinstimmung mit den Sample-Werten dar. Die dekodierten Informationsbits des Kandidaten-Codeworts mit dem höchsten Korrelationswert werden deshalb als die am wahrscheinlichsten uncodierten übertragenen Bits betrachtet und als solche von der Dekodiervorrichtung gemäß 2 ausgegeben.
• Die Zuverlässigkeit der von der Dekodiervorrichtung gemäß 2 ausgegebenen Informationsbits wird in dem Korrelator 204 abgeschätzt. Der Korrelator 204 umfasst ein Summationsmodul, das die absoluten Werte der 27 in dem Buffer 201 gespeicherten Sample-Werte summiert. Diese Summation kann wie folgt beschrieben werden: $${\displaystyle \sum _{k=0}^{26}\left|w_k\right|}$$

  
• Der Korrelator 204 vergleicht den maximalen Korrelationswert Xmax mit dieser Summation. Je näher der maximale Korrelationswert und die Summation beieinander liegen, desto zuverlässiger ist das Ergebnis der Dekodierung.
• Ein (zu dem Kreuzkorrelationsverfahren) alternatives Verfahren zur Berechnung des minimalen Abstandes zwischen einem Kandidaten-Codewort-Vektor und dem Sample-Wert-Vektor wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die den beiden 2 und 5 gemeinsamen Module besitzen dieselbe Funktionalität, soweit in der nachfolgenden Beschreibung nichts anderes erläutert wird. Das Zuverlässigkeitsmodul 201 ist zusätzlich mit einem Tiefpassfilter 501 verbunden. Bei einer Beispiel-Implementierung ist der Tiefpassfilter 501 ein IIR-Filter (IIR = Infinite Impulse Response) erster Ordnung mit einer durch die Z-Transformation beschriebene Übertragungsfunktion. $$H\left(z\right)=\frac{\lambda }{1-\left(1-\lambda \right)z^{-1}},\text{ wobei 0}<\lambda <\text{1 eine Konstante ist}$$

  
• Die Absolutwerte der Sample-Werte werden durch das Zuverlässigkeitsmodul an den Tiefpassfilter 501 ausgegeben. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 501 wird einem Leistungsmodul 502 zugeführt. Das Leistungsmodul 502 schätzt die Signalleistung der von dem Tiefpassfilter ausgegebenen Sample-Werte. Die geschätzte Amplitude des Sample-Wertes wird mit r̂ bezeichnet. Das Leistungsmodul 502 gibt r̂ an den Kandidatencodewort-Generator 203 aus. Der Kandidatencodewort-Generator 203 skaliert jedem Kandidaten-Codewort-Vektor mit r̂, indem er jeden Bit-Wert von 1 durch r̂ und jeden Bit-Wert von 0 durch -r̂ersetzt. So wird beispielsweise der Kandidaten-Codewort-Vektor: $$\mathbf{T}=\left(\begin{array}{ccc}1& 1& 0\dots \end{array}\right)$$

  

  skaliert zu $$\mathbf{T}\text{'}=\left(\begin{array}{lllll}\widehat{r}\hfill & \widehat{r}\hfill & \hfill & -\widehat{r}\hfill & \dots \hfill \end{array}\right)$$

  
• Der Kandidatencodewort-Generator 203 gibt das skalierte Kandidaten-Codewort an ein Abstands-Berechnungs-Modul 3 aus. Das Abstands-Berechnungs-Modul 503 berechnet den Euklidischen Abstand zwischen dem skalierten Kandidaten-Codewort-Vektor und dem Vektor der Sample-Werte. Der Euklidische Abstand ist gegeben durch: $$\mathbf{T}-w=\sqrt{{\left(T_1-w_1\right)}^2+{\left(T_2-w_2\right)}^2\mathrm{..}+{\left(T_{27}-w_{27}\right)}^2}$$

  

  wobei T ein skalierter Kandidaten-Codewort-Vektor ist, der mit T = (T₁, T₂,...T₂₇) bezeichnet ist, und wobei w der Vektor der Sample-Werte w = (w₁, w₂,... w₂₇) ist.
• Der Euklidische Abstand ist ein Maß für die Stärke der Korrelation zwischen einem skalierten Kandidaten-Codewort und dem Vektor der Sample-Werte. Je kleiner der Euklidische Abstand ist, desto stärker korrespondieren die Vektoren miteinander und desto höher ist er Korrelationsgrad zwischen den Vektoren. Folglich wird das durch den geringsten Euklidischen Abstand zum Vektor der Sample-Werte verdrängte skalierte Kandidaten-Codewort als der codierte Block von Bits ausgewählt, der durch die demodulierte Wellenform repräsentiert wird. Alternativ berechnet das Abstandskalkulationsmodul 503 den Hamming-Abstand zwischen den skalierten Kandidaten-Codewort-Vektoren und dem Vektor der Sample-Werte und wählt das skalierte Kandidaten-Codewort, das den geringsten Hamming-Abstand zu dem Vektor der Sample-Werte aufweist, als den codierten Block von Bits aus, der durch die empfangene, demodulierte Wellenform repräsentiert wird. In diesem Fall korrespondieren die Vektoren umso besser miteinander und ist der Grad der Korrelation zwischen ihnen umso stärker, je kleiner der Hamming-Abstand ist. Die Berechnung des Hamming-Abstandes ist rechentechnisch weniger komplex als die Berechnung des Euklidischen Abstandes und kann gegenüber dem Euklidischen Abstand bevorzugt verwendet werden, wenn die rechentechnische Komplexität der Berechnung reduziert werden soll.
• Ein Nachteil bei der Verwendung sowohl des Euklidischen Abstandes als auch des Hamming-Abstandes verglichen mit dem Korrelationsverfahren besteht darin, dass diese beiden Abstandsberechnungen eine Abschätzung der Leistung der demodulierten Sample-Werte erfordern, bevor sie verwendet werden können. Dies liegt daran, dass die relative Länge der beiden Vektoren für die Berechnung des Euklidischen Abstandes oder des Hamming-Abstandes zwischen den beiden Vektoren wesentlich ist, wohingegen diese bei dem Kreuzkorrelationsverfahren nicht relevant ist, das jedoch stattdessen vom Winkel zwischen den beiden Vektoren abhängt. Es erfordert einige Zeit, dass die Abschätzung der Leistung der demodulierten Sample-Werte zuverlässig wird. Diese Zeit hängt von der Filterstruktur und dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des empfangenen Signals ab. Daher gibt es zu Beginn des Empfangs eines Signals eine Zeit, während der die Dekodiervorrichtung ein unzuverlässiges Ausgangssignal erzeugt. Umgekehrt erfordert das Kreuzkorrelationsverfahren zur Bestimmung des Abstandes zwischen den Vektoren keine Abschätzung der empfangenen Signalleistung und leidet daher nicht an diesem Zuverlässigkeitsproblem. Zusätzlich ist die rechentechnische Komplexität des Kreuzkorrelationsverfahrens im Ergebnis geringer.
• Die Identität des ausgewählten Kandidaten-Codewortes wird durch das Abstandsberechnungsmodul 503 an den Kandidatencodewort-Generator 203 ausgegeben.
• Der Kandidatencodewort-Generator 203 hat zuvor die Informationsbits des ausgewählten Kandidaten dekodiert. Er holt sich diese Informationsbits und gibt sie aus der Dekodiervorrichtung als die dekodierten Informationsbits aus. Alternativ kann, wenn die dekodierten Informationsbits nicht in dem Kandidatencodewort-Generator 203 gespeichert sind, das Abstandsberechnungsmodul 503 oder der Kandidatencodewort-Generator 203 das codierte Kandidaten-Codewort, welches durch das Abstands-Kalkulations-Modul ausgewählt wurde, dekodieren und die dekodierten Informationsbits aus der Dekodiervorrichtung ausgeben.
• Die Leistungsfähigkeit des hierin beschriebenen Verfahrens steigt mit wachsendem Kdec. Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens ist maximal, wenn jedes mögliche Kandidaten-Codewort erzeugt wird, indem alle möglichen Kombinationen von 17 Bits erzeugt werden, anders ausgedrückt, wenn Kdec gleich 17 ist. Die mit einem solchen Verfahren rechentechnisch verbundene Komplexität ist sehr hoch, da 2¹⁷ Codewort erzeugt und analysiert werden. Um die rechentechnische Komplexität zu verringern, erzeugt das beschriebene Verfahren 2^Kdec Kandidaten-Codeworte aus den 2¹⁷ Codeworten, indem die am wenigsten zuverlässigen Kdec Bits variiert und Hard-Decision Bitwerte den zuverlässigsten (17-Kdec) Bits zugeordnet werden.
• Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des empfangenen Signals beeinflusst die Leistungsfähigkeit des Verfahrens. Je höher das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), desto kleiner kann Kdec sein, während es nahezu die volle Such-Leistungsfähigkeit erreicht. Die volle Such-Leistungsfähigkeit ist die volle Leistungsfähigkeit in Verbindung mit dem Erzeugen und Analysieren aller 2¹⁷ Codewörter. Für ein Signal-Rausch-Verhältnis SNR ≥ 2 dB, wenn Kdec = 12 ist, ist die Verschlechterung der Dekodier-Leistungsfähigkeit gegenüber der vollen Such-Leistungsfähigkeit vernachlässigbar. Vorteilhafterweise kann die Rechenintensität bei hohem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) durch eine Verringerung von Kdec reduziert werden. Umgekehrt kann die Leistungsfähigkeit bei niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) erhöht werden, indem Kdec erhöht wird.
• In 1 ist Kdec 17.
• Die Leistungsfähigkeit einer Dekodiertechnik kann als Prozentwert von Blöcken gemessen werden, die mit einem oder mehreren Fehlern empfangen werden. 1 zeigt die Leistungsfähigkeit der Block-Dekodierung von Fehler abfangender Dekodierung, Hard-Decision Dekodierung, sowie der hierin beschriebenen Soft-Decision Dekodierung, jeweils als Funktion des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) des empfangenen Signals. 1 zeigt, dass die Soft-Decision Dekodierung über den gemessenen Bereich des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) wesentlich leistungsfähiger ist als die Hard-Decision Dekodierung und die Fehler abfangende Dekodierung. Zusätzlich ist die Soft-Decision Dekodierung bei niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) gut. Die prozentuale Blocksignalrate für Soft-Decision Dekodierung bei einem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von 4,5 dB beträgt 2,5% verglichen mit 29% für die Fehler abfangende Dekodierung und 56% für die Hard-Decision Dekodierung. Sogar bei 2,5 dB beträgt die Fehlerrate für die Soft-Decision Dekodierung nur 19% verglichen mit 64% für die Fehler abfangende Dekodierung und 81% für die Hard-Decision Dekodierung.
• Zu Beginn (vor der Blockdekodierung) oder nach dem Auftreten eines starken Fadings muss die Dekodiervorrichtung von 2 synchronisiert werden. Diese Synchronisierung beinhaltet das Identifizieren des Beginns eines empfangenen Blocks von Bits und das Identifizieren des Blocktyps des empfangenen Blocks. Das oben beschriebene Verfahren kann vorteilhaft dazu verwendet werden, eine Synchronisation wie nachfolgend beschrieben zu erreichen.
• Blocktypen A, B, C, C', D und E werden in vier Kategorien gruppiert, welche Kombinationen A/E (Kategorie 0), B/E (Kategorie 1), C/C'/E (Kategorie 2) und D/E (Kategorie 3). Bei einigen Implementierungen ist die Detektion des Blocktyps E nicht erforderlich. Bei diesen Implementierungen entsprechen die vier Kategorien den Kombinationen A, B, C/C' bzw. D.
• Die Synchronisation basiert auf der Beobachtung, dass RDS- und RBDS-Daten eine bekannte Folge von Blocks enthalten, die mit einer Periode einer Gruppe wiederholt wird. Daher weist der maximale Kreuzkorrelationswert für jeden Blocktyp Peaks auf, die Blöcken einmal je Gruppe empfangender Bits entsprechen (alle 104 Bits). Es besteht die Möglichkeit, die maximalen Kreuzkorrelationswerte entsprechend einer Folge mehrerer aufeinanderfolgender Sets von 26 empfangenen Bits zu kombinieren, beginnend 26 Bits entfernt. Wenn in dieser Folge das Start-Bit der Bit-Sets mit dem Start-Bit von Blöcken der empfangenen Daten abgeglichen ist, und wenn die Blocktypen der Folge an die Blocktypen der empfangenen Daten angeglichen sind, addieren sich die maximalen Kreuzkorrelationswerte konstruktiv.
• Die Synchronisationsprofile werden bezeichnet mit
  P⁰(f), P¹(f), P²(f) und P³(f)(f = 0, 1,... 25) wobei f die Position des Start-Bits in einem Block aus 26 Bits angibt, die für jede betreffende der vier Kategorien wie folgt definiert sind.
• Die Synchronisation wird eingeleitet, sobald sich 27 Sample-Werte im Buffer 201 befinden. Das in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß 2 beschriebene Verfahren wird dazu verwendet, für jeden der folgenden Fälle den maximalen Kreuzkorrelationswert zu ermitteln: Wenn der erste Sample-Wert dem ersten Bit eines Blocks entspricht und der Blocktyp der Kategorie 0 zugeordnet ist, wenn der erste Beispielwert dem ersten Bit eines Blocks entspricht und der Blocktyp der Kategorie 1 zugeordnet ist, wenn der erste Sample-Wert dem ersten Bit eines Blocks entspricht und der Blocktyp die Kategorie 2 besitzt, und wenn der erste Sample-Wert dem ersten Bit eines Blocks entspricht und der Blocktyp von der Kategorie 3 ist. Auf gleiche Weise wird das in Verbindung mit der Dekodiervorrichtung gemäß 2 beschriebene Verfahren dazu verwendet, vier maximale Kreuzkorrelationswerte (für jede der vier Kategorien) zu ermitteln für den Fall, dass jeder 2-te bis 26-te Sample-Wert dem ersten Bit eines Blocks entspricht. Diese Berechnungen der maximalen Kreuzkorrelation werden weiterhin für jedes nachfolgende Set von 26 Sample-Werten ausgeführt.
• Sofern er in einem Synchronisationsverfahren verwendet wird, wird der Kandidatencodewort-Generator 203 gemäß 2 wie in 3 gezeigt näher definiert. Der Kandidatencodewort-Generator umfasst vier Sub-Module: 301, 302, 303 und 304. Jedes Sub-Modul empfängt, wie in Bezug auf 2 beschrieben wurde, dieselbe Information von dem Hard-Decision-Wiederherstellungsmodul. Das Sub-Modul 301 erzeugt für jedes Kandidaten-Codewort Parity-Bits unter Verwendung des mit der Kategorie 0 verknüpften Offset-Worts. Auf gleiche Weise erzeugen Sub-Module 302, 303 und 304 für jedes Kandidaten-Codewort Parity-Bits unter Verwendung der mit den Kategorien 1, 2 bzw. 3 verknüpften Offset-Worte. Bei der Erzeugung der Kandidaten-Codeworte wird von dem Kandidatencodewort-Generator-Sub-Modulen Ksync anstelle von Kdec verwendet. Ksync wird im Allgemeinen kleiner als Kdec gewählt, um die rechnerische Komplexität des Synchronisationsprozesses zu reduzieren.
• Der Korrelator 204 kann ebenso vier Sub-Module 305, 306, 307 und 308 aufweisen, wobei jedes Sub-Modul von einem der Sub-Module des Kandidatencodewort-Generators Kandidaten-Codewörter empfängt. Das Sub-Modul 305 berechnet jedes der Kandidaten-Codewörter, die der Kategorie 0 zugeordnet sind und die von dem Sub-Modul 301 des Kandidatencodewort-Generators ausgegeben werden, Kreuzkorrelationswerte. Die Sub-Module 306, 307 und 308 arbeiten hinsichtlich der Sub-Module 302, 303 und 304 auf gleiche Weise. Die Korrelator-Sub-Module ermitteln weiterhin für jede Gruppe von Kandidaten-Codewörter, die einem bestimmten Block und einer ersten Bit-Position zugeordnet sind, die maximalen Kreuzkorrelationswerte.
• Die Korrelator-Sub-Module geben die maximalen Kreuzkorrelationswerte an ein Profilmodul 309 (ebenso unterteilt in vier Module 310, 311, 312 und 313) aus, das für jede Kategorie und Start-Bit-Position Synchronisationsprofile aufbaut, in dem es die für jede Kategorie und jede Start-Bit-Position berechneten maximalen Kreuzkorrelationswerte für die vier Blocks integriert. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines Tiefpassfilters erfolgen. Für jede Kategorie kann der n-te Integrationsschritt, welcher dem n-ten durch das Synchronisationsmodul verarbeiteten Bit entspricht, nach seiner Initialisierung entspricht, wie folgt ausgedrückt werden: $$P_n^v\left(\text{mod}\left(n\mathrm{,26}\right)\right)=\left(1-\rho \right)P_{n-26}^v\left(\text{mod}\left(n\mathrm{,26}\right)\right)+\rho Y_n^{mod\left(\left[\frac{\text{mod}\left(n\mathrm{,104}\right)}{26}\right]+v\mathrm{,4}\right)}$$

  

  wobei v = 0, 1, 2, 3, [x] den größten Integer Wert darstellt, der kleiner oder gleich x ist.
• $Y_n^v$

  

  bezeichnet für den Block empfangender Bits, der mit dem Bit n beginnt, den durch den Korrelator für die ν -te Kategorie (ν = 0, 1, 2, 3) ermittelten maximalen Kreuzkorrelationswert. $P_n^v\left(f\right)$

  

  bezeichnet den Wert von P^ν(f)nach dem n-ten Integrationsschritt. Die Tatsache, dass P^ν(f) den höchsten Peak aller Profile darstellt, weist darauf hin, dass der Beginn des Blocks vom Typ ν mit der empfangenen Sampleposition n korrespondiert, so dass mod(n, 104) = f.
• Wie aus Gleichung 15 ersichtlich ist, verwendet das Integrationsverfahren ein durch die Z-Transformation beschriebenes Filter: $$H\left(z\right)=\frac{\rho }{1-\left(1-\rho \right)z^{-1}}$$

  
• ρ gibt die Bandbreite des für die Integration verwendeten Filters an. Je kleiner ρ ist, desto mehr Glättung wird zum Aufbau des Synchronisationsprofils angewendet. Bei einer beispielhaften Implementierung wird das nachfolgende Set von Werten angewendet $$\rho =\{\begin{array}{lllll}1\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & 0\le \text{n}<26\hfill \\ \frac{1}{2}\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & 26\le \text{n}<103\hfill \\ \frac{1}{4}\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & 104\le \text{n}<208\hfill \\ \frac{1}{8}\hfill & \hfill & \hfill & \hfill & \text{n}\ge \text{208}\hfill \end{array}$$

  
• Andere als die durch Gleichung 16 beschriebenen Filter können für die Integration ebenso geeignet sein.
• Beispielsweise stellt ${\text{P}}_{\text{n}}^1\left(4\right)$

  

  das Synchronisationsprofil der Blocktypen der Kategorie 1 und die Bit-Position 4 (von den 26 Bit-Positionen), bei welcher es sich um das erste Bit des Blocks handelt, dar, und zwar nach dem n-ten Integrationsschritt. Dieses Synchronisationsprofil hängt von den maximalen Kreuzkorrelationswerten ab, die für die Bit-Position 4, welche die erste Bit-Position darstellt, ermittelt wurden, wobei das Signal vom Blocktyp der Kategorie 1 ist.
• Einmal pro Gruppe, wenn mod(n, 104) = 103 ist, gibt das Profilmodul 309 die Synchronisationsprofile an das Komparatormodul 314 aus. Das Komparatormodul 314 berechnet für die vier Kategorien und die Start-Bit-Positionen die Maximalwerte des Synchronisationsprofils. Das Komparatormodul 314 vergleicht diese Maximalwerte und wählt die Kategorie mit dem maximalen Profilwert aus, um den Blocktyp des Blocks anzugeben. Das Komparatormodul wählt weiterhin die Startbit-Position (der gewählten Kategorie), welche den Maximalwert aufweist, um die Startbit-Position des Blocks anzugeben. Der Blocktyp und die Startbit-Position werden an einen (nicht gezeigten) Prozessor ausgegeben, um die dem Empfänger der 2 vorgeschaltete Vorrichtung sowie die Vorrichtung gemäß 2 zu kalibrieren.
• Das erläuterte Synchronisationsschema wird für weitere Blocks wiederholt, um eine zuverlässigere Blocksynchronisation zu erreichen.
• Die Leistungsfähigkeit eines Synchronisationsschemas kann als Prozentwert der Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Synchronisation gegenüber der Synchronisationszeit angegeben werden. 4 zeigt die Leistungsfähigkeit der Blocksynchronisation des hier beschriebenen Verfahrens über einen Bereich von Werten für das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) (jeweils repräsentiert durch eine andere Kurve). Diese Daten wurden auf Basis von 2000 Simulationen für jedes Paar (Simulationszeit, Signal-Rausch-Verhältnis SNR) erhalten. Es ist zu sehen, dass die Zeit, die erforderlich ist, um eine zuverlässige Synchronisation zu erhalten, zunimmt, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) abnimmt. Für Signal-Rausch-Verhältnisse von mehr als 3 dB wird eine zuverlässige Blocksynchronisation nach zwei Gruppen von vier Blöcken erreicht. Für ein Signal-Rausch-Verhältnis von 2 dB werden 300 ms verwendet (ungefähr vier Gruppen zu vier Blöcken), um eine Synchronisation mit einer Zuverlässigkeit von mehr als 90% zu erhalten.
• Das hierin beschriebene Verfahren verbessert die Empfindlichkeit des RDS-Empfängers, indem es eine minimale Abstandsdekodierung des RDS-Fehlerkorrekturcodes verwendet. Die Synchronisation zu RDS-Blocks und -Gruppen wird ebenso verbessert. Die auf diese Art und Weise ausgeführte Fehlerkorrektur und Gruppensynchronisation gewährleisten eine Verbesserung der RDS-Empfängerempfindlichkeit von etwa 2,7 dB verglichen mit der Verwendung von Hard-Decision Dekodierung und Fehler abfangender Dekodierung des verkürzten zyklischen Codes.
• Die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen eignen sich für die Verwendung mit jedem Protokoll, bei dem die übertragenen Bits zwei Gruppen enthalten, von denen eine Gruppe durch den Empfänger von der anderen Gruppe abgeleitet werden kann.
• Die 2, 3 und 5 stellen schematische Diagramme einer hierin beschriebenen Dekodiervorrichtung und einer hierin beschriebenen Synchronisationsvorrichtung dar. Die beschriebenen Verfahren müssen nicht bei den in irgendeiner dieser Figuren gezeigten dedizierten Blocks implementiert werden. Die Funktionalität eines jeden Blocks könnte durch einen anderen der beschriebenen Blocks oder die Verwendung anderer Vorrichtungen ausgeführt werden. Beispielsweise könnte das hierin beschriebene Verfahren teilweise oder vollständig in Software implementiert werden.
• Die Dekodiervorrichtung gemäß den 2 oder 5 könnte in nützlicher Weise in einem tragbaren Transceiver implementiert werden. Ein solcher Transceiver 600 ist in 6 gezeigt. Ein Prozessor 602 ist mit einem Transmitter 604, einem Empfänger 606, einem Speicher 608 und einer Dekodiervorrichtung 610 verbunden. Jeder geeignete, dem Fachmann bekannte Transmitter, Empfänger, Speicher und Prozessor gemäß dem Stand der Technik könnte in den Transceiver implementiert werden. Die Dekodiervorrichtung 610 umfasst vorzugsweise die Vorrichtung gemäß 2 oder 3. Die Dekodiervorrichtung 610 kann durch die Synchronisationsvorrichtung 611 modifiziert werden. Die Synchronisationsvorrichtung 611 umfasst die Vorrichtung gemäß 5. Die Dekodiervorrichtung ist zusätzlich mit dem Empfänger 606 verbunden. Die von dem Empfänger empfangenen und demodulierten Signale können direkt an die Dekodiervorrichtung weitergeleitet werden. Alternativ dazu können die empfangenen Signale in dem Speicher 608 gespeichert werden, bevor sie an die Dekodiervorrichtung weitergeleitet werden. Der tragbare Transceiver gemäß 6 könnte entsprechend auch als drahtloses Telekommunikationsgerät implementiert werden.
• Die Anmelderin weist auf die Tatsache hin, dass die vorliegende Erfindung jedes hierin offenbarte Merkmal oder jede hierin offenbarte Kombination von Merkmalen implizit oder explizit oder in jeder Verallgemeinerung hiervor enthalten kann, ohne dass dadurch der Geltungsbereich irgendeines der vorliegenden Ansprüche begrenzt wird. Angesichts der vorangehenden Beschreibung ist es für den Fachmann ersichtlich, dass innerhalb des Bereichs der Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können.

Claims (24)

1. Verfahren zum Empfangen einer demodulierten Wellenform in Übereinstimmung mit einem Protokoll, bei dem die Wellenform einem Block von übertragenen Bits entspricht, der eine erste Gruppe von Bits und eine zweite Gruppe von Bits umfasst, wobei die zweite Gruppe von Bits eine Funktion der ersten Gruppe von Bits darstellt, und wobei das Verfahren umfasst: Samplen der demodulierten Wellenform, um eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederherzustellen, welche der ersten Gruppe der übertragenen Bits entsprechen, sowie einer zweiten Gruppe von Sample-Werten, welche einer zweiten Gruppe von übertragenen Bits entsprechen; Zuordnen von Bit-Werten zu zuverlässigen Sample-Werten der ersten Gruppe von Sample-Werten; Erzeugen eines ersten Sets von Kandidaten für einen Block von Bits, der der demodulierten Wellenform entspricht, wobei jeder Kandidat eine erste Gruppe von Kandidatenbits und eine zweite Gruppe von Kandidatenbits umfasst, wobei die erste Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die zugeordneten Bit-Werte und eine Kombination von Bit-Werten, welche für den Kandidaten des Sets von Kandidaten eindeutig sind, verwendet werden, und wobei die zweite Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die genannte Funktion auf die erste Gruppe von Kandidatenbits angewandt wird; Durchführen eines Korrelationsschrittes, indem eine Korrelation zwischen jedem Kandidaten und der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten bestimmt wird, um einen Korrelationswert zu bilden, der mit jedem Kandidaten verknüpft ist; und Auswählen des Kandidaten, der mit dem Korrelationswert verknüpft ist, der auf den höchsten Grad von Übereinstimmung zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, als den Block von Bits, der mit der demodulierten Wellenform korrespondiert.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend das Dekodieren des Blocks von Bits, welche der demodulierten Wellenform entsprechen, gemäß dem genannten Protokoll.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend das Sortieren der Sample-Werte der ersten Gruppe in der Reihenfolge ihrer Absolutwerte, sowie das Auswählen der Sample-Werte, die die höchsten Absolutwerte aufweisen, als die zuverlässigen Sample-Werte.
4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend das Ermitteln einer Anzahl von Sample-Werten, die in Abhängigkeit vom Signal-Rausch-Verhältnis des empfangenen Signals als zuverlässig auszuwählen sind, so dass die Anzahl der als zuverlässig auszuwählenden Sample-Werte mit dem Anstieg des Signal-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals ansteigt.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: Durchführen einer Korrelation, indem jeder Kandidat mit der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten kreuzkorreliert wird, und: Auswählen desjenigen Kandidaten, der mit dem höchsten Kreuzkorrelationswert assoziiert ist, wobei es sich bei dem höchsten Kreuzkorrelationswert um den Korrelationswert handelt, der auf den höchsten Korrelationsgrad zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt.
6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend das Vergleichen des Korrelationswertes des ausgewählten Kandidaten mit der Summe der Absolutwerte der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten, sowie das Abschätzen einer Wahrscheinlichkeit, dass der ausgewählte Kandidat in Abhängigkeit von diesem Vergleich identisch ist mit dem Block der übertragenen Bits.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, weiterhin umfassend das Abschätzen, dass die Wahrscheinlichkeit hoch ist, wenn der Unterschied zwischen dem Korrelationswert des ausgewählten Kandidaten und der Summe der Absolutwerte der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten niedrig ist.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Ausführen der Korrelationsfunktion weiterhin umfasst: Abschätzen einer Signalleistung, die mit der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten verknüpft ist; und das Bilden eines Ersatzkandidaten von jedem der Kandidaten des Sets von Kandidaten durch Ersetzen jedes Kandidatenbits, das einen ersten Bit-Wert aufweist, mit einem Bit, das einen ersten Ersatzwert besitzt, und Ersetzen jedes Kandidatenbits, das einen zweiten Bit-Wert aufweist mit einem Bit, das einen zweiten Ersatzwert besitzt, wobei der erste und der zweite Ersatzwert von der geschätzten Signalleistung abhängen.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem das Durchführen der Korrelationsfunktion weiterhin aufweist: Ermitteln des Euklidischen Abstandes zwischen einem ersten Vektor, der die Bits des Ersatzkandidaten aufweist, und einem zweiten Vektor, der die erste und zweite Gruppe von Sample-Werten aufweist, für jeden aus den Kandidaten des Kandidatensets ausgewählten Ersatzkandidaten; und wobei das Auswählen des Kandidaten, der mit dem Korrelationswert verknüpft ist, der auf den höchsten Grad von Korrelation zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, das Auswählen des Kandidaten umfasst, aus dem der Ersatzkandidat gebildet wurde, der den geringsten Euklidischen Abstand liefert.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem das Durchführen der Korrelationsfunktion weiterhin aufweist: Ermitteln des Hamming-Abstandes zwischen einem ersten Vektor, der die Bits des Ersatzkandidaten aufweist, und einem zweiten Vektor, der die erste und zweite Gruppe von Sample-Werten aufweist, für jeden aus den Kandidaten des Kandidatensets ausgewählten Ersatzkandidaten; und wobei das Auswählen des Kandidaten, der mit dem Korrelationswert verknüpft ist, der auf den höchsten Grad von Korrelation zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, das Auswählen des Kandidaten umfasst, aus dem der Ersatzkandidat gebildet wurde, der den geringsten Hamming-Abstand aufweist.
11. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend den Schritt des Erzeugens eines Sets von Kandidaten durch Bilden eines Kandidatenvektors, bei dem die zugeordneten Bit-Werte innerhalb der ersten Gruppe von Kandidatenbits dieselben Positionen einnehmen, die die zuverlässigen Sample-Werte innerhalb der ersten Gruppe der Sample-Werte eingenommen haben.
12. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem es sich bei dem Protokoll um ein RDS (Radio Data System) Protokoll oder ein RBDS (Radio Broadcast Data System) Protokoll handelt, und wobei die erste Gruppe von übertragenen Bits Informationsbits aufweist, und wobei die zweite Gruppe von übertragenen Bits Parity-Bits aufweist.
13. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die demodulierte Wellenform entsprechend einem Protokoll empfangen wird, bei dem die Wellenform innerhalb eines Stroms übertragener Bits einen Block übertragener Bits repräsentiert, wobei der genannte Block übertragener Bits bei einer Bitposition innerhalb des genannten Stroms von Bits beginnt, die dem Empfänger nicht bekannt ist, und wobei das Verfahren das Synchronisieren des Empfängers mit dieser Bitposition umfasst, durch: Samplen der demodulierten Wellenform, so dass für jede Bitposition, bei der der Block der übertragenen Bits begonnen haben kann, eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die mit der ersten Gruppe übertragener Bits korrespondieren würde, wenn der Block der übertragenen Bits bei dieser Bitposition begonnen hätte, und eine zweite Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die mit der zweiten Gruppe übertragener Bits korrespondieren würde, wenn der Block übertragener Bits bei der genannten Bitposition begonnen hätte, sowie Erzeugen eines entsprechenden Sets von Kandidaten aus der ersten Gruppe von Sample-Werten; Ausführen eines Korrelationsverfahrens für jede Bitposition durch Ermitteln einer Korrelation zwischen jedem Kandidaten des entsprechenden Sets von Kandidaten, die mit der betreffenden Bitposition korrespondieren, und der entsprechenden ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten, die mit der betreffenden Bitposition korrespondieren, um einen entsprechenden Korrelationswert zu bilden, der mit einem jeden Kandidaten bei der betreffenden Bitposition verknüpft ist; und Synchronisieren des Empfängers mit der Bitposition, welche mit dem Kandidaten korrespondiert, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, der auf den höchsten Korrelationsgrad zwischen dem Kandidaten und der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt.
14. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Protokoll, gemäß dem die demodulierte Wellenform empfangen wird, so ausgestaltet ist, dass die Funktion, mittels der die zweite Gruppe von Bits aus der ersten Gruppe von Bits abgeleitet wird, eine von einer Vielzahl von durch das Protokoll definierter Funktionen ist, wobei das Verfahren das Ermitteln derjenigen aus der Vielzahl von Funktionen umfasst, die auf die erste Gruppe der übertragenen Bits angewendet wurde, indem: für jede der durch das Protokoll definierten Funktionen ein Set von Kandidaten erzeugt wird, bei dem die zweite Gruppe von Kandidatenbits bei einem jedem Kandidaten dadurch erzeugt wird, dass die genannte Funktion auf die erste Gruppe von Kandidatenbits angewendet wird; und indem die Funktion, die auf die erste Gruppe der übertragenen Bits angewendet wird, als die Funktion festgelegt wird, durch die der Kandidat, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, welcher auf den höchsten Grad der Korrelation zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, erzeugt wurde.
15. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Wellenform eine Vielzahl von Blocks übertragener Bits repräsentiert, von denen jeder eine entsprechende erste Gruppe von Bits aufweist, sowie eine entsprechende zweite Gruppe von Bits, die eine Funktion der entsprechenden ersten Gruppe von Bits darstellt, wobei die Vielzahl von Blöcken übertragener Bits einen Teil eines Stroms von übertragenen Bits gebildet haben und bei einer Bitposition des genannten Stroms von Bits begonnen haben, die dem Empfänger unbekannt ist, wobei das Verfahren aufweist: Samplen der demodulierten Wellenform, für jeden Block von übertragenen Bits, so dass für jede Bitposition, bei der der Block übertragener Bits begonnen haben könnte, eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die der ersten Gruppe übertragener Bits entsprechen würde, wenn der Block übertragener Bits an dieser Bitposition begonnen hätte, und bei dem eine zweite Gruppe von Sample-Werten wiederhergestellt wird, die einer zweiten Gruppe übertragener Bits entsprechen würde, wenn der Block übertragener Bits an der genannten Bitposition begonnen hätte.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem weiterhin die demodulierte Wellenform in Übereinstimmung mit einem Protokoll empfangen wird, so dass für jeden Block übertragener Bits die Funktion, durch die die betreffende zweite Gruppe von Bits, welche in dem Block übertragener Bits enthalten ist, aus der betreffenden ersten Gruppe von Bits abgeleitet wird, eine aus einer Vielzahl von durch das Protokoll definierter Funktionen ist, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen eines Sets von Kandidaten für jeden Block der übertragenen Bits, wobei jede durch das Protokoll definierte Funktion und jede der ersten und zweiten Gruppen von Sample-Werten, die einer betreffenden Bitposition zugeordnet sind, bei der der Block übertragener Bits begonnen haben könnte, durch Anwenden dieser Funktion auf jede erste Gruppe von Kandidatenbits, die aus der ersten Gruppe von Sample-Werten gebildet sind, welche der betreffenden Bitposition zugeordnet sind, um eine entsprechende zweite Gruppe von Kandidatenbits zu erzeugen.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, weiterhin umfassend das Ausführen eines Korrelationsschrittes, bei dem eine Korrelation zwischen jedem Kandidaten, der eine erste Gruppe von Kandidatenbits umfasst, welche aus einer ersten Gruppe von Sample-Werten gebildet sind, die mit einer entsprechenden Bitposition verknüpft sind, und der wiederhergestellten ersten Gruppe von Sample-Werten, die der betreffenden Bitposition zugeordnet sind, bestimmt wird, um einen mit dem Kandidaten verknüpften Korrelationswert zu bilden.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, das weiterhin für jedes Set von Kandidaten das Auswählen desjenigen Kandidaten umfasst, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, der auf den höchsten Grad von Korrelation zwischen einem Kandidaten und dessen entsprechenden ersten und zweiten Gruppen von Sample-Werten schließen lässt.
19. Verfahren gemäß Anspruch 17, oder 18, weiterhin umfassend das Ermitteln einer Wahrscheinlichkeit einer bestimmten aus einer Mehrzahl von Funktionen, die dazu verwendet wurden, einen Block übertragener Bits zu bilden, indem eine Integration über Korrelationswerte durchgeführt wurde, die den verschiedenen Blöcken übertragener Daten zugeordnet sind.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, das weiterhin das Ermitteln einer Wahrscheinlichkeit umfasst, dass ein Block übertragener Bits an einer bestimmten Bitposition begonnen hat, indem ein Integrationsverfahren über Korrelationswerte durchgeführt wird, die verschiedenen Blöcken übertragener Daten zugeordnet sind.
21. Verfahren gemäß Anspruch 19 und 20, wie es von Anspruch 18 abhängt, und das das Durchführen der Integration über die Korrelationswerte umfasst, die dem ausgewählten Kandidaten eines jeden Sets von Kandidaten zugeordnet sind, unter Verwendung einer bestimmten von einer Mehrzahl von Funktionen und einer bestimmten anfänglichen Bitposition, um für jeden Block übertragener Bits eine Wahrscheinlichkeit dafür zu bilden, dass die betreffende Kombination von Funktion und anfänglicher Bitposition dazu verwendet wurde, diesen Block übertragener Bits zu bilden.
22. Verfahren gemäß Anspruch 21, das weiterhin das Aufsummieren kombinierter Wahrscheinlichkeiten umfasst, die bestimmten der Funktionen und bestimmten der Blöcke übertragener Datenbits zugeordnet sind, um Funktionswahrscheinlichkeiten zu bilden, die auf eine Wahrscheinlichkeit schließen lassen, dass bestimmte der Blöcke übertragener Datenbits dadurch gebildet wurden, dass bestimmte der Funktionen verwendet wurden, und Auswählen der Funktion, die der höchsten Funktionswahrscheinlichkeit entspricht, die den Block übertragener Datenbits zugeordnet ist, als die Funktion, die am Wahrscheinlichsten dazu verwendet worden ist, einen Block übertragener Datenbits zu bilden.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, das weiterhin für jeden Block übertragener Datenbits das Auswählen der Bitposition, die mit der Wahrscheinlichkeit korrespondiert, dass sie den höchsten Wert aufweist, der der Funktion zugeordnet ist, die als diejenige Funktion bestimmt wurde, die mit der höchsten Wahrscheinlichkeit dazu verwendet worden ist, den Block übertragener Bits zu bilden, als die Position umfasst, bei der der Block übertragener Datenbits mit höchster Wahrscheinlichkeit begonnen hat.
24. Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine demodulierte Wellenform in Übereinstimmung mit einem Protokoll zu empfangen, bei dem die Wellenform einen Block übertragener Bits repräsentiert, die eine erste Gruppe von Bits und eine zweite Gruppe von Bits umfassen, wobei die zweite Gruppe von Bits eine Funktion der ersten Gruppe von Bits darstellt, und wobei die Vorrichtung umfasst: Ein Samplemodul, das dazu ausgebildet ist, die empfangene, demodulierte Wellenform zu samplen, um eine erste Gruppe von Sample-Werten wiederherzustellen, die der ersten Gruppe übertragener Bits zugeordnet sind, sowie eine zweite Gruppe von Sample-Werten, die einer zweiten Gruppe übertragener Bits zugeordnet sind; ein Zuverlässigkeitsmodul, das dazu ausgebildet ist, Bit-Werte zuverlässigen Sample-Werten der ersten Gruppe von Sample-Werten zuzuordnen; einen Kandidatenwort-Generator, der dazu ausgebildet ist, ein Set von Kandidaten für einen Block von Bits zu erzeugen, die der empfangenen demodulierten Wellenform entsprechen, wobei jeder Kandidat eine erste Gruppe von Kandidatenbits und eine zweite Gruppe von Kandidatenbits aufweist, wobei die erste Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die zugeordneten Bit-Werte und eine Kombination von Bit-Werten, die für denjenigen der Kandidaten des Sets von Kandidaten eindeutig sind, verwendet werden, und wobei die zweite Gruppe von Kandidatenbits erzeugt wird, indem die genannte Funktion auf die erste Gruppe von Kandidatenbits angewendet wird; und einen Korrelator, der dazu ausgebildet ist, ein Korrelationsverfahren durchzuführen, indem eine Korrelation zwischen jedem Kandidaten und der wiederhergestellten ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten durchgeführt wird, um einen Korrelationswert zu bilden, der mit jedem Kandidaten verknüpft ist; wobei der Kandidatenwort-Generator weiterhin dazu ausgebildet ist, denjenigen Kandidaten auszuwählen, der dem Korrelationswert zugeordnet ist, der auf den höchsten Korrelationsgrad zwischen einem Kandidaten und der ersten und zweiten Gruppe von Sample-Werten schließen lässt, als den Block von Bits, der der empfangenen, demodulierten Wellenform entspricht.

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