DE19954336A1 - Digitaler Empfänger und Verfahren zum Empfangen und Demodulieren einer Vielzahl von digitalen Signalen - Google Patents

Abstract

Ein digitaler Empfänger und ein Verfahren zum Empfangen und Demodulieren einer Vielzahl von digitalen Signalen, die mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen übertragen werden, arbeiten so, dass die Trägerfrequenzsignale einer Abwärtskonvertierung in Basisbandsignale unterzogen werden, die dann digitalisiert werden, und dass ein gemeinsamer Demodulator (4) die digitalisierten Basisbandsignale in einer Zeitmultiplexweise demoduliert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen digitalen Empfänger und insbesondere auf einen digitalen Empfänger sowie auf ein Verfahren für den Empfang und die Demodulation von digitalen Signalen, die unter Verwendung verschiedener Träger­ frequenzen übertragen werden.

Die digitale Video-Sendeorganisation (DVB) hat eine Reihe von Normen zur Codierung, Modulation und Übertragung von digitalen Fernsehkanälen spezifiziert. Diese digitalen Kanäle bringen Vorteile gegenüber konventionellen analogen Fernsehkanälen hinsichtlich größerer Bandbreite und Leistungseffizienz sowie hinsichtlich Robustheit gegenüber Interferenz und Störung mit sich. Die Normen bzw. Standards sind in Europa und anderen Märkten weltweit übernommen worden. Die Normen sind für Kabel-Fern­ sehsysteme (DVB-C, wie in ETS300 429 definiert, digitale Sende- bzw. Übertragungssysteme für Fernsehton- und Datendien­ ste; Rahmenstruktur, Kanalcodierung und Modulation für Kabel­ systeme), für Satelliten-Fernsehsysteme (DVB-S, wie in ETS300 421 definiert, digitale Sende- bzw. Übertragungssysteme für Fernsehton- und Datendienste; Rahmenstruktur, Kanalcodie­ rung und Modulation für 11/12-GHz-Satellitendienste) und ter­ restrische digitale Fernsehsysteme (DVB-T, wie in ETS300 744 definiert, digitale Sende- bzw. Übertragungssysteme für Fern­ sehton- und Datendienste; Rahmenstruktur, Kanalcodierung und Modulation für digitales terrestrisches Fernsehen) entwickelt worden.

DVB spezifiziert die verschiedenen angewandten Quellcodie­ rungs- und Übertragungsverfahren. Systeme komprimieren zuerst das digitale Videosignal unter Meranziehung des Algorithmus MPEG-2, wie er im Standard ISO/IEC 13818-2 Rahmencodierung von Bewegtbildern und zugehörigen Audiosignalen: Video, definiert ist. Dies ermöglicht es, dass viel mehr Kanäle in derselben Bandbreite übertragen werden können. Der komprimierte Video­ strom wird dann unter Meranziehung von Vorwärtsfehlerkorrek­ turverfahren (FEC) codiert. Dies ermöglicht es dem System, mit einer Störung und Interferenz fertig zu werden, die Bitfehler in den Bitstrom einführt. Der fehlergeschützte Strom wird dann zusammen mit anderen komprimierten Video- und Audioströmen so­ wie anderen Daten im Zeitmultiplexbetrieb in einen MPEG-2-Tran­ sportstrom eingeführt, wie dies in ISO/IEC 13818-1 Gat­ tungs- bzw. Rahmencodierung und Bewegtbild sowie zugehörige Audiosignale: Systeme, definiert ist. Dieser Transportstrom wird dann in eine Folge von modulierten Symbolen für die Über­ tragung über den Übertragungskanal konvertiert.

Die Abbildung des Bitstroms in Symbolen hängt von dem benutz­ ten Modulationssystem ab. Derzeit werden für jeden Systemtyp unterschiedliche Modulationspläne benutzt. So wird also eine QAM-Modulation (Quadratur-Amplitudenmodulation) für Kabel­ systeme benutzt, eine QPSK-Modulation (Quadratur-Phasenumtast­ modulation) wird für Satellitensysteme benutzt, und eine COFDM-Modulation (codierte orthogonale Frequenzmultiplex­ modulation) wird für terrestrische Systeme benutzt.

Der digitale Fernsehempfänger wird auf den digitalen Fernseh-Sen­ dekanal abgestimmt bzw. stimmt sich auf diesen Kanal ab und demoduliert die empfangenen Symbole in einen Bitstrom. Der Bitstrom wird fehlerkorrigiert und dekomprimiert, um die Wie­ dergewinnung und Anzeige der übertragenen Bilder zu ermögli­ chen. Der digitale Fernsehempfänger ist erheblich komplexer und daher teurer als konventionelle analoge Fernsehempfänger. Dies geht hauptsächlich auf die komplexen Silizium- bzw. Halb­ leitereinrichtungen zurück, die für die Demodulation, Decodie­ rung und Dekomprimierung eines empfangenen digitalen Signals in Fernsehbilder erforderlich sind.

Die erhöhten Kosten können ausgeglichen werden durch eine ver­ besserte Effizienz, Funktionalität und Interaktivität, die digitale Fernsehsysteme mit sich bringen. Die Neuschaffung von einigen Merkmalen analoger Fernsehempfänger könnte indessen die Kosten eines digitalen Fernsehempfängers erheblich stei­ gern und damit einer weit verbreiteten Übernahme von digitalen Fernsehempfängern im Wege stehen.

Es wird erwartet, dass Benutzer digitaler Fernsehempfänger er­ warten werden, dass jene Empfänger zumindest dieselbe Funktio­ nalität und dieselben Merkmale aufweisen wie die vorangegange­ nen analogen Empfängersysteme. Dies ist insbesondere im Falle von integrierten digitalen Fernsehsystemen mit einer Anzahl unterschiedlicher Einzelteile der Fall, wie zumindest einer Anzeigeeinrichtung und einer Aufzeichnungseinrichtung.

Die vorliegende Anwendung erkennt für die erste Zeit besondere Probleme in dem Fall, dass ein digitales Empfängersystem ver­ sucht, die Funktionen eines analogen Empfängersystems mit einer Anzahl von unabhängigen Empfängern zu duplizieren. So wird insbesondere die Schaffung der Funktion eines Bildes-im-Bild (PIP) oder die Möglichkeit, ein Fernsehprogramm aufzeich­ nen zu können, während ein anderes Fernsehprogramm angezeigt wird, ein digitales System mit zwei unabhängigen digitalen Empfängern erfordern.

Wie oben erwähnt, macht die Komplexheit des in digitalen Fern­ sehsystemen angewandten Demodulationsprozesses die digitalen Fernsehempfänger teuer. Die Bereitstellung von zwei oder mehr Empfängern in einem digitalen Fernsehsystem wird die Kosten des Gesamtsystems beträchtlich erhöhen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein digitaler Empfänger für den Empfang und die Demodulation einer Vielzahl von digi­ talen Signalen geschaffen, die mit unterschiedlichen Träger­ frequenzen übertragen werden, umfassend:
eine Vielzahl von Abstimmeinrichtungen bzw. Tunern, deren je­ der zur Abwärtskonvertierung eines entsprechenden Trägerfre­ quenzsignals in ein entsprechendes Basisbandsignal und dann zur Digitalisierung des betreffenden Basisbandsignals dient und jeweils über einen entsprechenden Ausgang verfügt, an dem das betreffende digitalisierte Basisbandsignal bereitgestellt wird, wobei ein Demodulator vorgesehen ist, um die betreffen­ den Ausgangssignale jedes der in der Vielzahl vorgesehenen Tuner für eine Demodulation der digitalisierten Basisband­ signale in einer Zeitmultiplexweise aufzunehmen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren ge­ schaffen für den Empfang und die Demodulation einer Vielzahl von digitalen Signalen, die mit unterschiedlichen Trägerfre­ quenzen übertragen werden, umfassend eine Abwärtskonvertierung der Trägerfrequenzsignale in entsprechende Basisbandsignale und die Digitalisierung der betreffenden Basisbandsignale, wo­ bei ein gemeinsamer Demodulator vorgesehen ist, der die be­ treffenden digitalisierten Basisbandsignale in einer Zeitmul­ tiplexweise demoduliert.

Auf diese Weise wird das teure und komplexe Demodulationsver­ fahren in einer einzigen Einheit für zwei oder mehr unter­ schiedliche Abstimmbereiche ausgeführt. Folglich kann mit lediglich einem Demodulationsabschnitt bzw. -bereich ein digi­ tales Fernsehsystem auf einen Kanal für ein Hauptbild und auf einen anderen Kanal für ein Bild-im-Bild abgestimmt werden. In entsprechender bzw. ähnlicher Weise kann das System eine Ab­ stimmung auf einen gesonderten Kanal für die Aufzeichnung eines Programms vornehmen.

Vorzugsweise ist jeder Tuner bzw. jede Abstimmeinrichtung un­ abhängig abstimmbar, um eine unabhängige Auswahl von zwei oder mehr, durch den Benutzer ausgewählten Kanälen zu ermöglichen.

Jeder Tuner der in einer Vielzahl vorgesehenen Tuner kann zu­ sätzlich mit Funktionen der Verstärkung und Filterung des ab­ wärtskonvertierten Basisbandsignals versehen sein, und der De­ modulator kann eine gesonderte entsprechende automatische Ver­ stärkungsregelung sowie eine automatische Frequenzregelung für jeden Tuner der in einer Vielzahl vorgesehenen Tuner bereit­ stellen. Auf diese Weise kann jeder Tuner ein Ausgangssignal bereitstellen, welches angemessen ist für die Verwendung durch den Demodulator, und zwar unabhängig von der Art des besonde­ ren Signals, welches der Tuner empfängt. Die Verstärkung, Fil­ terung und Frequenzregelung des jeweiligen Tuners kann unab­ hängig verändert werden, um dieselben Ausgangssignalpegel für den Demodulator bereitzustellen.

Vorzugsweise wird jedes digitalisierte Basisbandsignal einem gesonderten Eingang eines Multiplexers zugeführt, so dass der Demodulator die am jeweiligen Eingang aufgenommenen Signale selektiv demodulieren kann. Auf diese Weise kann der Demodula­ tor Signale von den Tunern in einer Zeitmultiplexweise demodu­ lieren. Der Demodulator selbst kann zwei Eingänge aufweisen und intern mit einer Multiplexfunktion ausgestattet sein. Alternativ dazu kann der Multiplexer als Teil einer anderen Steuerschaltung vorgesehen sein, die die Tuner mit dem Demodu­ lator verbindet. Auf diese Weise wird dem Demodulator ein ein­ ziges Eingangssignal zugeführt, welches aus den im Zeitmulti­ plexbetrieb auftretenden Signalen von beiden Tunern besteht.

Vorzugsweise ist ein entsprechender Puffer am Ausgang jedes Tuners der Vielzahl von Tunern vorgesehen, wobei jeder Puffer genügt, um zumindest ein empfangenes Symbol festzuhalten. Auf diese Weise können die von den Tunern abgegebenen Signale in die entsprechenden Puffer mit einer Standardrate gelesen wer­ den, jedoch mit einer erhöhten Rate abgegeben werden, um den Zeitmultiplexbetrieb zu ermöglichen.

Der Demodulatorabschnitt kann unter einer solchen Taktfrequenz arbeiten, dass eine Demodulation der empfangenen Symbole mit dem Zweifachen der Normalrate oder einer noch höheren Rate er­ möglicht ist, da die Demodulationsprozess-Taktrate unabhängig von der empfangenen Symboltaktrate gemacht werden kann.

Der Demodulatorabschnitt kann außerdem die empfangenen Symbole von zwei oder mehr Quellen unabhängig verarbeiten, und er kann den Zustand eines Prozesses bezüglich einer bestimmten Quelle empfangener Symbole sichern, während andere Quellen verarbei­ tet werden.

Vorzugsweise sind die Puffer sogenannte DUAL-PORT-FIFO-Puffer (das sind Zweiwege-Puffer nach dem Prinzip, dass das erste eintreffende Signal auch das erste abgegebene Signal ist), und der Demodulator liefert einen solchen Ausgangstakt an die Puf­ fer, dass die digitalisierten Basisbandsignale mit zumindest der zweifachen Rate jener Rate empfangen werden, mit der sie in den Puffern gespeichert werden bzw. sind, so dass eine De­ modulation von zumindest zwei Signalen in einer Zeitmultiplex­ weise ermöglicht ist.

Vorzugsweise kann die Erfindung in einen digitalen Fernseh­ empfänger einbezogen sein, der für den Empfang und die Demodu­ lation von Signalen von zumindest einer Kabel-, einer Satelli­ ten- und einer terrestrischen Quelle dient.

Der digitale Fernsehempfänger kann in ein Fernsehgerät einbe­ zogen werden, welches über eine Anzeigeeinrichtung verfügt für die Anzeige bzw. Wiedergabe von Bildern, die von zumindest einem der demodulierten Signale erzeugt werden.

Die Vorrichtung kann eine Einrichtung umfassen, mit der eine Wiedergabe bzw. Anzeige eines Hauptbildes von einem des zumin­ dest einen Signals der demodulierten Signale und ein Bild-in-Bild von einem anderen Signal des zumindest einen der demodul­ ierten Signale erzeugt wird.

Die Vorrichtung kann ferner ein Datenaufzeichnungsgerät bzw. einen Datenrecorder für die selektive Aufzeichnung zumindest eines Signals oder eines anderen Signals der demodulierten Signale umfassen.

Auf diese Weise können zwei Fernsehbilder gleichzeitig ange­ zeigt werden. Darüber hinaus kann ein Fernsehbild unabhängig von einem oder mehreren Fernsehbildern aufgezeichnet werden, die in der Fernsehanzeigeeinrichtung wiedergegeben werden.

Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung klarer ver­ ständlich werden, die lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben ist. In den Zeichnun­ gen zeigen

Fig. 1(a) die funktionale Struktur eines digitalen Fernseh­ empfängers,

Fig. 1(b) ein Blockdiagramm des Eingangsteiles eines digi­ talen Fernsehempfängers mit einer Tunerstufe und einer Demodulationsstufe,

Fig. 2 ein digitales Fernsehsystem, bei dem die vorlie­ gende Erfindung angewandt werden kann,

Fig. 3 die Eingangsseite eines digitalen Fernsehempfän­ gers mit zwei Tunern und einem einzigen Demodula­ tor,

Fig. 4 eine alternative Anordnung zu der in Fig. 3 ge­ zeigten Anordnung und

Fig. 5 ein Transportstrom-Ausgangssignal des Demodula­ tors gemäß Fig. 3 oder Fig. 4.

Die grundsätzliche funktionale Struktur eines digitalen Fern­ sehempfängers ist in Fig. 1(a) dargestellt.

Die Abstimmungsfunktion 2 des digitalen Fernsehempfängers ist ähnlich jener eines analogen Fernsehempfängers. Sie nutzt das­ selbe Prinzip der Verwendung des Ausgangssignals eines lokalen Oszillators, um dieses Signal mit einem eintreffenden HF-Signal zu mischen, damit eine Abwärtskonvertierung zu einer Zwischenfrequenz erfolgt, die dann verstärkt und gefiltert wird. Die Abstimmungs- bzw. Abstimmstufe 2 des digitalen Empfängers unterscheidet sich insoweit, als ihre Leistungs­ fähigkeit besser zu sein hat als jene eines analogen Tuners und als ihre letzte Stufe ein Analog-Digital-Wandler (ADC) ist. Die abgegebenen digitalen Abtastproben werden durch die Demodulationsstufe 4 verarbeitet, um einen digitalen Bitstrom für eine Decodierung zu erzeugen.

Die Demodulationsstufe 4 und die Decodierstufe 6 des digitalen Fernsehempfängers sind sehr verschieden von jenen eines analo­ gen Empfängers. Der digitale Fernsehempfänger nutzt digitale Signalverarbeitungsfunktionen, um den Bitstrom aus den empfan­ genen Symbolen wiederzugewinnen. Sodann werden Vorwärtsfehler­ korrekturverfahren angewandt, um einen fehlerfreien Bitstrom für eine Dekompressionsstufe 8 und eine Anzeigeeinrichtung 10 zu erzeugen. Die digitalen Signalverarbeitungsfunktionen wer­ den generell ziemlich silizium- bzw. halbleiterintensiv sein; so könnte beispielsweise das DVB-T-System die Anwendung einer schnellen 8192-Punkt Fourier-Transformation als Teil der Demo­ dulationsfunktion erfordern. Die gesteigerte Komplexität führt zu erhöhten Kosten und damit zu höheren Empfängerkosten für digitale Fernsehsysteme.

Ein funktionales Blockdiagramm eines digitalen Fernsehempfän­ ger-Tuners 2 und einer Demodulationsstufe 4 ist in Fig. 1(b) dargestellt.

Der Tunerblock 2 zeigt eine Abwärtskonvertierung des empfange­ nen Signals in das Basisband unter Verwendung eines zweistufi­ gen Umsetzprozesses. Das Basisbandsignal wird dann abgetastet und mittels des AD-Wandlers ADC digitalisiert; es gelangt dann in die Demodulationsstufe 4. Die Demodulationsstufe 4 zeigt die grundsätzlichen Blöcke und das DVB-Kanal-Codierungssystem, obwohl diese Einrichtungen in Abhängigkeit davon variieren können, ob das System ein Satellitensystem, ein Kabelsystem oder ein terrestrisches System ist.

Die dargestellte Vorrichtung enthält eine Primärverbindung bzw. -Kommunikation zwischen der Tunerstufe 2 und der Demodu­ lationsstufe 4 in Form von drei Signalen.

Es gibt irgendeine Form einer Taktsynchronisation zwischen dem Tuner 2 und dem Demodulator 4 um sicherzustellen, dass Abtast­ proben zur richtigen Zeit nach der Umsetzung dem Demodulator taktgesteuert zugeführt werden.

Es gibt ein AFC-Signal (das ist ein Signal zur automatischen Frequenzregelung), obwohl dies bei einigen Empfängern nicht erforderlich ist. Das AFC-Signal ist ein Steuersignal, welches von der Demodulationsstufe 4 her gesteuert wird, um die lokale Abwärtskonvertierungs-Oszillatorfrequenz einzustellen. Dies dient dazu, Frequenzversatzfehler sowohl in der Übertragungs­ frequenz als auch in den lokalen Empfängeroszillatoren zuzu­ lassen. Die AFC-Regelung stellt die Rückkopplung eines Steue­ rungs- bzw. Regelsystems mit geschlossener Regelschleife be­ züglich der lokalen Oszillatorfrequenz dar.

Das AGC-Signal (das ist ein Regelsignal zur automatischen Ver­ stärkungsregelung) ist ein Steuersignal zur Einstellung der Verstärkung der Tuner-Verstärker. Dies dient dazu sicherzu­ stellen, dass das dem AD-Wandler ADC eingangsseitig zugeführte Signal den vollen ADC-Eingangssignalbereich nutzt, wie auch immer der ursprüngliche HF-Eingangssignalpegel ist. Das HF-Signal variiert in Abhängigkeit von der Umgebung, der übertra­ genen Leistung und der Entfernung vom Sender. Falls das Signal am AD-Wandler ADC zu niedrig ist, wird das durch den Digitali­ sierungsprozess eingeführte Quantisierungsrauschen zu stark; falls das betreffende Signal zu groß ist, wird der AD-Wandler ADC überlastet bzw. übersteuert. Das AGC-Signal gestattet dem System, mit einem weiten Bereich von Eingangssignalpegeln fer­ tig zu werden. Das Signal bildet den Rückkopplungszweig eines Steuerungs- bzw. Regelsystems mit geschlossener Regelschleife, welches den Signalpegel in dem AD-Wandler ADC steuert.

Wie zuvor erläutert, ist es in bisherigen analogen Fernseh­ empfängersystemen möglich gewesen, eine Bild-in-Bild-Funktion bereitzustellen.

Dies ermöglicht dem Benutzer, ein weiteres Bild anzuzeigen, welches in das Hauptbild eingesetzt ist. Dieses eingesetzte Bild kann etwa 1/8 bis 1/2 des Hauptbildes ausmachen und es kann von einem anderen Empfangskanal oder von zusätzlichen SCART-Eingängen, beispielsweise für ein VCR-Wiedergabegerät, her stammen. Dies ermöglicht es dem Benutzer, einen Kanal an­ zuschauen, während ein weiterer überwacht wird. Wie oben er­ läutert, gibt es keinen Grund dafür, warum ein Benutzer eines digitalen Fernsehempfängers eine Bild-in-Bild-Funktionalität nicht erwarten wird, wenn diese bereits bei analogen Fernseh­ empfängern verfügbar ist.

Um eine Bild-in-Bild-Funktion in einem digitalen Fernseh­ empfänger zu implementieren, wäre es möglich, zwei Tuner 2 und Demodulatoren 4 vorzusehen, die zwei gesonderte Transportströ­ me bereitstellen. Jeder der gesonderten Transportströme würde alles derjenigen Programmströme enthalten, die auf der be­ stimmten Trägerfrequenz übertragen werden. Der benötigte Pro­ grammstrom könnte dann aus jedem Transportstrom durch Demulti­ plexen gewonnen und zum Decoder hingeleitet werden. Die Bild- in-Bild-Decodierung könnte somit unter Verwendung zweier MPEG-2-Decoder-Chipsätze implementiert werden.

Es wäre möglich, die Forderung nach zwei Demodulations-Chip­ sätzen zu vermeiden, falls die wiedergegebenen bzw. angezeig­ ten Programme beide demselben Transportstrom entnommen werden. Dies wird jedoch für den Benutzer als zu einschränkend und kompliziert angesehen, der wahrscheinlich kein Konzept bezüg­ lich der Transportströme hat. Um diese Funktion zu implemen­ tieren sind daher zwei Demodulations-Chipsätze erforderlich. Wie früher erwähnt, wären die Kosten dieser Chipsätze wahr­ scheinlich prohibitiv für den marginalen Nutzen, der aus der Bild-in-Bild-Funktionalität gewonnen wird. Es ist daher wahr­ scheinlich, dass die Bild-in-Bild-Funktion in digitalen Fern­ sehempfängern nicht bereitgestellt würde.

Eine weitere von derzeitigen Fernsehzuschauern extensiv ge­ nutzte Funktion ist die Aufzeichnung eines Programms, während ein anderes Programm angesehen wird. Erreicht wird dies da­ durch, dass gesonderte Tuner im Fernsehempfänger und VCR-Gerät vorhanden sind, die jeweils eine Abstimmung auf das geforderte Programm ermöglichen. Benutzer erwarten eine entsprechende Funktionalität ebenfalls von einem digitalen Fernsehsystem.

Digitale Speicher-Peripheriegeräte ermöglichen die Speicherung von digitalem Material von digitalen Fernsehempfängern. Mit der wachsenden Akzeptanz von Satelliten- und Kabelsystemen werden Benutzer den Wunsch haben, Aufzeichnungen von vielen unterschiedlichen Quellen vorzunehmen, was viele unterschied­ liche Modulationsverfahren impliziert. Infolgedessen wird vor­ geschlagen, dass digitale Speicher-Peripheriegeräte nicht irgendeinen besonderen Demodulatortyp implementieren, da dies ihre Anwendung für das bestimmte System, beispielsweise für Satellitensysteme, einschränken würde.

Es wird vorgeschlagen, dass ein digitales Speicher-Peripherie­ gerät eine direkte digitale Verbindung mit einem digitalen Fernsehempfänger herstellen und die demodulierten Daten von dem in Benutzung befindlichen Empfänger empfangen sollte. Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel einer derartigen Konfigu­ ration.

Eine erste Anwendung für das DVCR-Gerät (digitaler Videorecor­ der) ist die Bereitstellung der Funktion einer zeitlich ver­ schobenen Betrachtung, bei der ein Programm für eine spätere Betrachtung aufgezeichnet wird. Falls der Betrachter nicht irgendein anderes Programm anschaut, wenn das Programm über­ tragen wird, dann kann das gewünschte Programm unter Verwen­ dung des Demodulators des Empfängers demoduliert werden und das betreffende Programm kann dann digital zu dem DVCR-Gerät übertragen werden. Eine gemeinsame Anwendung für ein VCR-Gerät (Videokassettenrecorder) ist die Aufzeichnung eines Programms, während ein anderes Programm betrachtet wird.

Dies bringt ebenfalls das Problem hinsichtlich der Empfänger­ auslegung mit sich, wie vorzugehen ist, um einen Kanal anzu­ zeigen und einen weiteren Kanal aufzuzeichnen.

Die erste Lösung bestünde darin, zwei Tuner und Kanal-Demodu­ latoren zu implementieren, um zwei Transportströme bereit zu­ stellen, die das aufzuzeichnende Programm bzw. das wiederzu­ gebende Programm enthalten. Wie oben erläutert, würde diese Implementierung zweier Kanal-Demodulatoren indessen die Kosten der digitalen Fernsehempfänger erhöhen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 veranschaulicht.

Zwei Tuner 2 sind dabei implementiert, deren jeder unabhängig auf einen HF-Kanal abgestimmt werden kann. Der Tunerabschnitt 2 nimmt eine Abwärtskonvertierung, Verstärkung und Filterung des Eingangssignals vor. Das resultierende Basisbandsignal wird dann abgetastet und in einen digitalen Wert umgesetzt. Das Ausgangssignal vom jeweiligen Tunerabschnitt ist das digi­ talisierte Basisbandsignal.

Das digitale Ausgangssignal vom jeweiligen Tuner 2 wird einem Puffer 12 zugeführt, der die digitalisierten Werte speichert. Die Puffer 12 sind jeweils von einer ausreichenden Größe, um Abtastproben für zumindest ein empfangenes Symbol festzuhal­ ten.

Das Ausgangssignal des jeweiligen Puffers 12 wird einem unab­ hängigen Eingang des Demodulatorabschnitts 4 zugeführt. Der Demodulatorabschnitt 4 bewirkt außerdem eine unabhängige Steuerung der Tunerabschnitte 2 unter Verwendung von gesonder­ ten AFC- und AGC-Leitungen je Tuner 2.

Der von dem Demodulator 4 abgegebene Transportstrom enthält die Transportströme von jedem der HF-Kanäle, auf die die Tunerabschnitte abgestimmt sind.

Der von dem Demodulator abgegebene Transportstrom kann in einer Weise von zwei Weisen abgegeben werden. Gesonderte Transportstrom-Ausgangssignale können bereitgestellt werden - dies ist einfach zu implementieren, hat indessen den Nachteil, dass Extra-Anschlußstifte für die Bereitstellung des Trans­ portstrom-Ausgangssignals verwendet werden. Falls beispiels­ weise das Ausgangssignal ein getakteter paralleler Bytestrom ist, können zehn Ausgangsstifte erforderlich sein. Alternativ kann das Transportstrom-Ausgangssignal im Zeitmultiplexbetrieb zwischen zwei Strömen in der in Fig. 5 gezeigten Art und Weise verarbeitet werden. Das Ausgangssignal wird im Zeitmulti­ plexbetrieb zwischen den beiden Transportströmen auf dem sel­ ben Satz von Ausgangsanschlüssen bzw. -stiften abgegeben. Ein Transportstrom-Anzeigesignal kann ebenfalls bereitgestellt werden um anzuzeigen, welcher Transportstrom von dem Demodula­ tor 4 abgegeben wird.

Das Ausgangssignal vom Tunerabschnitt 2 ist durch Basisband­ daten gebildet, die mit der für das benutzte Modulationssystem normalen Rate abgetastet werden. Die abgetasteten Basisband­ daten werden dann in den Abtastpuffer 12 gespeichert; neue Ab­ tastproben werden jedem Puffer 12 mit der Abtastrate f_abtast hinzugefügt.

Die Puffer 12 sind vorzugsweise Zweiwege-FIFO-Puffer, so dass Abtastproben von dem Demodulatorabschnitt in derselben Reihen­ folge ausgelesen werden können, wie sie durch die Tunerab­ schnitte 2 in die betreffenden FIFO-Puffer eingeschrieben wor­ den sind. Die Zweiwege-Art der FIFO-Puffer ermöglicht es dem Demodulatorabschnitt 4, die Abtastproben unabhängig vom Tuner­ abschnitt 2 auszulesen.

Fig. 4 veranschaulicht eine leicht unterschiedliche schemati­ sche Darstellung einer Ausführungsform, wie jener gemäß Fig. 3.

Auch hier sind zwei Tuner 2 vorgesehen, deren jeder zur Spei­ sung eines entsprechenden Puffer 12 dient. Die Puffer 12 spei­ sen einen Multiplexer 14. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Funktionalität des Multiplexers 14 im Demodulator 4 enthalten. Wie in Fig. 4 veranschaulicht, schaltet der Multi­ plexer indessen selektiv zwischen den Puffern 12 um, um deren Ausgangssignale in einer Zeitmultiplexweise dem Demodulator 4 bereitzustellen.

Der Demodulator 4 kann als ein vollständig digitales System ausgebildet sein. Dies gestattet dem Demodulatorabschnitt 4, Daten mit einer allein von der Systemtaktfrequenz abhängigen Rate zu verarbeiten. Folglich kann der Demodulatorabschnitt ein Symbol aus einem Abtastpuffer 12 aus lesen und zweimal so schnell verarbeiten wie das Signal vom Tuner 2 empfangen wird, das heißt mit einer Rate von 2.f_abtast. Das Ausgangssignal des Demodulatorabschnitts 4 ist durch getaktete Transport­ stromdaten gebildet, die ebenfalls mit irgendeiner Geschwin­ digkeit taktgesteuert abgegeben werden können, welche von der benutzten Abgabetaktgeschwindigkeit bzw. -frequenz abhängig ist.

Infolgedessen kann der Demodulatorabschnitt 4 ein Symbol von einem Kanal zweimal so schnell verarbeiten wie die Symbole in dem betreffenden Kanal empfangen werden, und er kann dann die zur Verfügung stehende Leerzeit dazu nutzen, ein Symbol von einem anderen Kanal zu verarbeiten. Der Demodulatorabschnitt 4 kann ferner die Daten mit einer Transportstromrate abgeben, die einer Abtastrate von 2.f_abtast äquivalent ist.

Der Demodulatorabschnitt 4 hat außerdem den Zustand der Kanal­ decodierungsprozesse jeweils vor Umschalten zum anderen Kanal zu sichern. Dies dient dazu, dem Demodulator zu ermöglichen, die erforderlichen AFC- und AGC-Werte sowie weitere Parameter wiederzugewinnen, die von dem Demodulationsprozess benötigt werden können. Die AGC- und AFC-Signale werden unabhängig für jeden Kanal gesteuert, so dass die AGC-Schleife und die AFC-Schlei­ fe eines Kanals den Betrieb fortsetzen, während Daten von dem anderen Kanal verarbeitet werden. Die AGC- und AFC-Schlei­ fen berücksichtigen die Zeitverzögerung, die durch die Verwendung der Abtastpuffer 12 eingeführt wird. Es ist daher wahrscheinlich, dass irgendeine Form eines digitalen Prädik­ tionsfilters benötigt werden wird, um den Effekt der Zeitver­ zögerung auf die AFC- und AGC-Regelschleifen zu eliminieren.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Puffer 16 und 18 für die AGC- und AFC-Signale vorgesehen. Bei der Ausführungs­ form gemäß Fig. 4 ist diese Funktionalität durch eine gemein­ same Steuereinheit 20 veranschaulicht, die ebenfalls die Mul­ tiplexer- und Demodulatoroperation synchronisiert.

Obwohl die Tunerabschnitte 2 nicht mit derselben Taktrate wie der Demodulator 4 zu arbeiten brauchen, gibt der Demodulator 4 vorzugsweise ein Synchronisiertaktsignal ab. Bei dieser Aus­ führungsform liegt die Taktrate dieses Taktsignals vorzugs­ weise bei der Hälfte der Taktrate des Taktsignals, welches an die Abtastpuffer 12 abgegeben wird.

Die Puffergrößen 12 sind ausreichend, um zu ermöglichen, dass die Abtastdaten von einem Kanal festgehalten werden, während Daten von einem anderen Kanal verarbeitet werden. Die Puffer 12 ermöglichen außerdem, dass die beiden Kanalsymbolraten un­ terschiedlich und außer Synchronisation sind. Eine Annäherung der Puffergrößen kann erfolgen, falls angenommen wird, dass die Puffer maximal zwei Symbole festhalten. Für ein terrestri­ sches System kann ein Symbol nahezu 1,2 ms lang sein; es wird bei 18 MHz in 8 Bits digitalisiert. Dies führt zu einer Puf­ fergröße von

1,2.10^-3.18.10⁶ = 43200 Bytes.

Falls mehr Symbole gespeichert werden müssen oder falls die Abtastung mit bzw. bei höheren Auflösungen oder Raten erfolgt, dann wird die erforderliche Pufferspeicherung entsprechend höher.

Es wird angenommen, dass der Demodulationsabschnitt ein Symbol zu einem Zeitpunkt von jedem Kanal verarbeitet. Falls der De­ modulationsprozess längere Folgen von zwei oder mehr Symbolen für seine Operation benötigt, dann werden die Puffer entspre­ chend größer zu sein haben, um die benötigten Symbol folgen festzuhalten.

Claims (13)

1. Digitaler Empfänger zum Empfangen und Demodulieren einer Vielzahl von digitalen Signalen, die mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen übertragen werden, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Vielzahl von Tunern (2) vorgesehen ist, die jeweils eine Abwärtskonvertierung eines Trägerfrequenzsignals in ein entsprechendes Basisbandsignal vornehmen, welches dann digitalisiert wird, dass jeder der Tuner (2) einen Ausgang aufweist, an dem das jeweils digitalisierte Basisbandsignal bereitgestellt wird, und dass ein Demodulator (4) vorgesehen ist, der die Ausgangs­ signale der in der Vielzahl vorgesehenen Tuner (2) empfängt und der die digitalisierten Basisbandsignale in einer Zeitmul­ tiplexweise demoduliert.

2. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass jeder der in der Vielzahl vor­ gesehenen Turner (2) unabhängig abstimmbar ist.

3. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der in der Vielzahl vorgesehenen Tuner (2) das abwärts konvertierte Basisband­ signal verstärkt und filtert.

4. Digitaler Empfänger nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Demodulator (4) für jeden der in der Vielzahl vorgesehenen Tuner (2) eine gesonderte automatische Verstärkungsregelung und eine gesonderte automa­ tische Frequenzregelung bereitstellt.

5. Digitaler Empfänger nach irgendeinem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes digitalisierte Basisbandsignal einem gesonderten Eingang eines Multiplexers (14) bereitgestellt wird, derart, dass der Demodulator (4) die an jedem Eingang empfangenen Signale se­ lektiv demodulieren kann.

6. Digitaler Empfänger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er einen entsprechenden Puffer (12) am Ausgang jedes der in der Vielzahl vorgesehenen Tuner (2) aufweist und dass jeder Puffer (12) eine hinreichende Größe aufweist, um zumindest ein empfangenes Symbol festzuhalten.

7. Digitaler Empfänger nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Puffer (12) Zweiwege-FIFO-Puf­ fer (12) sind und dass der Demodulator (4) an die Puffer (12) ein solches Ausgangstaktsignal abgibt, dass die entspre­ chenden digitalisierten Basisbandsignale mit zumindest der zweifachen Taktrate aufgenommen werden, mit der sie in den Puffern (12) gespeichert werden, derart, dass in einer Zeit­ multiplexweise zumindest zwei Signale demodulierbar sind.

8. Digitaler Empfänger nach irgendeinem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Demodulator (4) zur Abgabe eines Transportstromes dient, in welchem die demodulierten Signale zeitmultiplexmäßig auf­ treten.

9. Digitaler Fernsehempfänger zum Empfangen und Demodulieren von Signalen von zumindest einer Kabel-, einer Satelliten- und einer terrestrischen Quelle, dadurch gekenn­ zeichnet, dass er einen digitalen Empfänger nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch umfaßt.

10. Fernsehgerät, gekennzeichnet durch einen digitalen Fernsehempfänger nach Anspruch 9, und umfas­ send eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von Bildern, die von zumindest einem der demodulierten Signale erzeugt sind.

11. Fernsehgerät nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, dass es eine Einrichtung zur Wie­ dergabe eines Hauptbildes von einem Signal des zumindest einen der demodulierten Signale und eines Bildes-im-Bild von einem anderen Signal des zumindest einen der demodulierten Signale in der Anzeigeeinrichtung umfaßt.

12. Fernsehgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Datenaufzeichnungs­ gerät zur selektiven Aufzeichnung zumindest eines Signals oder eines anderen Signals der Demodulationssignale umfaßt.

13. Verfahren zum Empfangen und demodulieren einer Vielzahl von digitalen Signalen, die mit unterschiedlichen Trägerfre­ quenzen übertragen werden, insbesondere in einem digitalen Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger­ frequenzsignale einer Abwärtskonvertierung in Basisbandsignale unterzogen werden, die digitalisiert werden, und dass mit einem gemeinsamen Demodulator (4) die digitalisierten Basis­ bandsignale in einer Zeitmultiplexweise demoduliert werden.