DE4118424A1 - Verfahren zur verarbeitung und wiedergabe empfangener digital codierter audio-daten und rundfunkempfaenger zum empfang von digital codierter ton-rundfunkdaten (dar) - Google Patents

Description

Bei digitalen Übertragungsmedien, z. B. digitalen Ton- Rundfunk (DAB), kommt es am Rande eines Ausbreitungsgebie­ tes, d. h. wenn der Übertragungskanal an die Grenze seiner Leistungsfähigkeit kommt, zum abrupten Abrechen des Empfangs. Dies geschieht insbesondere auch dann, wenn ein leistungsfä­ higer Code zur Fehlerkorrektur verwendet wird. Ein Übergang von sehr gutem Empfang zur gar keinem Empfang kann dabei in­ nerhalb von 1 db Verminderung der Empfangsspannung erfolgen.

Dieses Verhalten ist unerwünscht, da der Benutzer nicht rechtzeitig vorgewarnt wird, auf einen anderen Sender zu schalten. Im Gegenteil, er wird sogar fälschlicherweise ver­ muten, daß sein Empfangsgerät bei Ausfall der Wiedergabe eine Störung oder einen Defekt aufweist, wie z. B. zerstörtes IC, Wackelkontakt, Lautsprecherausfall oder dgl.

Zwar kann das Problem des nicht rechtzeitigen Umschaltens auf einen anderen Sender generell z. B. mit Hilfe von RDS ge­ löst werden, aber nicht bei kurzzeitigem Ausfall des Emp­ fangs, wie es beim Unterfahren von Brücken oder ähnlichen passieren kann.

Die Empfangsqualität von UKW-FM ist am Rande eines Ausbrei­ tungsgebietes eines Senders zwar schlechter, vom Empfangsver­ halten her jedoch deutlich besser, denn der Übergang von sehr gutem Empfang zur Empfangsunwürdigkeit vollzieht sich in einem Bereich von bis zu 30 dB, also über auch über größe­ re Entfernungen fließend von gut nach schlecht.

Verschiedentlich wird bei digitalen Übertragungssystemen der Vorschlag gemacht, eine sogenannte gleitende Wiedergabever­ schlechterung - auch "Graceful Degradation" genannt - zu er­ reichen. Aus dem Forumsbericht "Innovatives Europa", Be­ richt, Frank Müller-Römer: "Digital Audio Broadcast" (DAB), Bonn-Bad Godesberg, 8. März 1990 ist die Problemstellung be­ kannt, bei geringer werdender Empfangsfeldstärke und sich verschlechternden Empfangsbedingungen den DAB-Empfang nicht abrupt abbrechen zu lassen, sondern gleitend von Stereo auf Mono - ähnlich wie bei UKW - umzuschalten. Während eine Um­ schaltung von Stereo auf Mono bei UKW-Empfang wegen Verbesse­ rung der Wiedergabequalität Sinn macht, ist bei der Um­ schaltung von Stereo nach Mono, auch gleitend, eine Quali­ tätsverbesserung nicht zu erzielen. Es ist sogar davon auszu­ gehen, daß der Hörer die Umschaltung gar nicht wahrnimmt, da die Hörbedingungen dafür nicht immer geeignet sind oder weil die gerade empfangene Sendung ohnehin in Mono ausgestrahlt wird.

Außerdem ist das Thema der "Graceful Degradation" eines digi­ talen Audio-Übertragungssystem aus J. Audio Engineering Re­ ports Soc., Vol. 36, No. 1/2, 1988 January/February bekannt. Dort wird der Vorteil der "Graceful Degradation" bei einer Audio-Wiedergabe beschrieben, wenn das Audio-Signal über Ka­ näle mit einem breiten Bereich der Bandbreite übertragen wird. Jedoch sind dort angegeben Maßnahmen nicht geeignet, eine einfache, kostengünstige und für den Hörer immer befrie­ digende Lösung des beschriebenen Problems auszubilden, da u. a. für mehrere unterschiedlich wirksame Fehlerkorrekturver­ fahren der Aufwand doch beträchtlich ist. Auch zeigt sich, daß zwar eine Verbreiterung des Übergangsbereichs erreicht werden kann, dieser aber nur wenig mehr als einige dB aus­ macht.

Da zudem bei digitalen Strecken und insbesondere mobilem Emp­ fang die Qualität der Übertragungsstrecke bzw. des Empfangs sich häufig stark ändert, ergibt sich eine stark schwankende "Graceful Degradation", die nicht dem mittleren Verhalten des Übertragungskanals entspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln bei ge­ ringer werdender Empfangsfeldstärke und sich verschlechtern­ den Empfangsbedingungen einen abrupten Abbruch des Empfangs bzw. der Audiowiedergabe zu vermeiden.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rundfunkempfänger so auszubilden, daß sich die vorgenannten Nachteile beim Empfang digital codierter Audio-Signal nicht einstellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Ver­ arbeitung und Wiedergabe von digital codierten Audio-Daten, das die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprü­ chen 2 bis 6 beschrieben, sowie der folgenden Beschreibung zu entnehmen.

Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Rundfunk­ empfänger mit den Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst.

Die Erfindung geht von folgender Überlegung aus: Man messe mit geeigneten Mitteln, z. B. einer Bitfehlerraten-Meßeinrich­ tung, die Empfangsqualität, z. B. die Bitfehlerrate, der emp­ fangenen Audio-Daten. Die gemessene Fehlerrate bzw. Bitfeh­ lerrate oder Empfangsqualität ist ein Kriterium für die Über­ tragungsgüte des Übertragungskanals bzw. der empfangen Au­ dio-Daten, z. B. sei die Güte der Kehrwert der Fehlerrate. Des weiteren lege man einen Schwellwert für die Fehler­ rate (oder Übertragungsgüte) fest, der noch unterhalb (ober­ halb) der Fehlerrate (oder Güte) liegt, bei der der abrupte Abruch der Wiedergabe bzw. des Empfangs oder der Übertragung eintritt.

Bei Überschreiten (Unterschreiten) des festgelegten Schwell­ wertes der Fehlerrate (Übertragungsgüte) erfolgt eine für den Benutzer gut wahrnehmbare Änderung wenigstens eines Wie­ dergabe-Parameters bzw. der Wiedergabequalität. Dies kann z. B. in Form eines Zusetzens von Rauschen, eines Kenntones zum Audio-Wiedergabesignal geschehen, aber auch durch eine Verminderung des Wiedergabelautstärkepegels, oder eine Ver­ schiebung zu tiefen Hör-Frequenzen bei der Wiedergabe er­ reicht werden. Letzteres wird dadurch erreicht, daß im Signal­ weg der Audio-Signale zu der Widergabeeinrichtung ein digita­ ler Tiefpaß angeordnet ist und aktiviert wird, wobei die Grenzfrequenz oder Begrenzung des Tiefpasses sich bei Über­ schreiten des voreingestellten Schwellwertes der Fehlerrate vorzugsweise variabel bzw. gleitend verringert, und so das Wiedergabefrequenzspektrum wahrnehmbar verändert. Liegt die gemessene Fehlerrate unterhalb des Schwellwertes, hat der Tiefpaß keinen veränderenden Einfluß auf die Wiedergabe.

Es wird also eine künstliche "Graceful Degradation" durchge­ führt, wobei das Wiedergabesignal in Abhängigkeit der Über­ tragungs- bzw. Empfangsqualität künstlich verändert wird, wenn ein eingestellter Schwellwert für die Übertragungs­ bzw. Empfangsqualität oder -güte unterschritten wird.

Mit den vorstehend beschriebenen einfachen Maßnahmen wird der Benutzer auf ein zu erwartendes abruptes Abrechen des Empfanges rechtzeitig aufmerksam gemacht. Wird z. B. ein Rauschsignal dem Wiedergabesignal zugesetzt, entspricht die beabsichtigte Wiedergabeverschlechterung dem, was ein Hörer vom UKW-Empfang ohnehin gewohnt ist, wie beispielsweise das vermehrte Rauschen bei Unterfahren von Brücken, beim Durch­ fahren von Tunnel oder am Rande eines Signal-Ausbreitungsge­ bietes usw.

Es ist sinnvoll, daß der Schwellwert variabel eingestellt werden kann. Dies insbesondere beim mobilen Rundfunkempfang vorteilhaft, wenn der Schwellwert in Abhängigkeit der Fahrt­ geschwindigkeit verändert wird, da bei hoher Geschwindigkeit auch eine mittlere Fehlerrate noch eine gute Empfangs- bzw. Wiedergabequalität bedeuten kann.

Vorzugsweise wird die Fehlerrate oder das abgeleitete Güte­ kriterium einer Tiefpaßfilterung unterworfen, so daß die künstliche Änderung an der Wiedergabeeinrichtung mehr auf der Basis der mittleren Kanalqualität erfolgt. Der Tiefpaß kann dabei auch unterschiedliche Zeitkonstanten für Anstieg und/oder Abfall aufweisen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines möglichen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert.

Die Figur zeigt einen DAB-Mobilempfänger 1 mit einer Emp­ fangsantenne 2, einem damit verbundenden HF-ZF-Teil 3, einem ZF-Signalprozessor 4a, einen darin integrierten D/A-Wandler 4b, einem DAB-Quelldecoder 5, einem Audio-Signalprozessor 6, einer NF-Verstärkungsstufe 7a mit einem darin enthaltenen D/A-Wandler 7b, einen Lautsprecher 8 und einen Mikroprozes­ sor 9, der eine Meßeinrichtung 9a (BER - Bit-ERROR-Rate) zur Ermittlung der Bitfehlerrate eines digitalen Signals ent­ hält.

Die DAB-spezifische digitale Signalverarbeitung wird entspre­ chend der Figur vom ZF-Signalprozessor 4a, DAB-Quelldecoder 5 und Audio-Signalprozessor 6 bewältigt, wobei diese Schal­ tungsteile regelmäßig als hochintegrierte Schaltkreise ausge­ bildet sind. Der Audio-Signalprozessor 6 übernimmt die in den heutigen Empfängerkonzepten in analoger Schaltungstech­ nik realisierten Audio-Funktionen, wie Klangbeeinflussung, Lautstärke, Überblender, Balance usw. Der ZF-Signalprozes­ sor 4a dient dazu, aus dem Signal, welches von dem in konven­ tioneller Technik aufgebauten HF/ZF-Teil 3 geliefert wird, den darin enthaltenen Daten-Strom zu extrahieren.

Zur Steuerung des Empfängers dient der Mikroprozessor 9, dem über einen Eingang 10 ein Wert für die Fahrtgeschwindigkeit zugeführt wird, dem über einen Eingang 11 ein teilweise oder der gesamte Datenstrom zugeführt wird, dem über einen Eingang 12 Daten vom Quelldecoder zugeführt werden, und über weitere Eingange 13 und 14 Eingabewerte von einer Bedienungs­ einrichtung (nicht dargestellt) zugeführt werden. Über einen Ausgang 15 und eine Steuerleitung 16 ist der Mikroprozessor mit einem Steuereingang 17 des Audio-Signalprozessors 6 ver­ bunden. Außerdem enthält der Mikroprozessor eine Bitfehlerra­ tenmeßeinrichtung 9a, die aus dem über den Eingang 11 zuge-­ führten Datenstrom die Fehlerrate der empfangen Signale er­ mittelt. Im Mikroprozessor ist ein Schwellwert für die Feh­ lerrate abgespeichert, der in Abhängigkeit der Fahrtgeschwin­ digkeit geändert wird. Die aktuelle Fehlerrate bzw. der Schwellwert oder eine Differenz beider Werte kann an einer Anzeige ständig angezeigt werden.

In Abhängkeit davon, ob die gemessene Fehlerrate den Schwell­ wert der Fehlerrate übersteigt, wird der Audio-Signalprozes­ sor derartig gesteuert, daß ein Rauschen dem zu verstärken­ den NF-Signal zugesetzt wird, das für den Hörer gut wahrnehm­ bar ist. Bricht der Empfang abrupt ab, ist nur noch ein Rau­ schen oder ein Kennsignal (entweder ständig oder gelegent­ lich), welches vom Audio-Signal-Prozessor generiert wird, vom Lautsprecher 8 zu vernehmen. Die wahrnehmbare künstliche Veränderung des Audiosignals verstärkt sich gleitend oder stufig, jeweils abhängig davon, wie weit der Schwellwert der Fehlerrate überschritten wird. Dazu wird der gemessene Wert der Fehlerrate im Mikroprozessor einer Tiefpaßfilterung un­ terworfen, so daß die künstliche Änderung mehr auf Basis der mittleren Kanalqualität erfolgt. Der Tiefpaß weist unter­ schiedliche und/oder variable Zeitkonstanten für Anstieg und Abfall auf. Bei steigender Fahrtgeschwindigkeit wird der Schwellwert verändert, vorzugsweise angehoben.

In Abhängigkeit des Anstiegs der gemessenen Fehlerrate wer­ den außerdem verschiedene Umschaltungen des HF/ZF-Teils 3 über eine Steuerleitung 18 vom Mikroprozessor 9 vorgenommen. Steigt die Fehlerrate sprunghaft von einem Wert unterhalb des eingestellten Fehlerraten-Schwellwertes (also gutem Emp­ fang) auf einen Wert weit oberhalb des Schwellwertes (apru­ pter Abbruch des Empfangs) wird wie vorstehend beschrieben lediglich ein Rausch- oder Kennsignal auf den Ausgängen des Signalprozessors gegeben.

Verläuft der Anstieg der Fehlerrate jedoch langsam und glei­ tend bis zum völligen Abbruch des Empfangs, wird bei Über­ schreiten des Fehlerraten-Schwellwertes im Mikroprozessor eine Empfangsfrequenz mit einem empfangswürdigen Sender des gleichen oder eines anderen Programms ausgesucht, auf die der HF/ZF-Teil 3 nach dem abrupten Empfangsabbruch neu abge­ stimmt wird. Damit wird gewährleistet, daß auch nach dem Ab­ bruch des Empfangs, wenn keine Daten über andere Sender mehr empfangen werden können, der Rundfunkempfänger automatisch auf einen empfangswürdigen Sender vorzugsweise des gleichen Programms umschaltet. Ein langsames und gleitendes Ansteigen der Fehlerrate ist ein Zeichen dafür, daß das Ausbreitungsge­ biet eines Senders verlassen wird, z. B. beim Fahren, ein sprunghafter Anstieg der Fehlerrate bedeutet das Unter- oder Durchfahren einer Brücke oder eines Tunnels etc., wobei der HF/ZF-Teil 3 auf den gleichen Sender abgestimmt bleibt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Verarbeitung und/oder Wiedergabe von emp­ fangenen digital codierten Audio-Daten, z. B. digitale Ton-Rundfunkdaten (DAB), wobei mit geeigneten Mitteln die Empfangs- bzw. Übertragungsqualität, z. B. die Bit­ fehlerrate, der Audio-Daten gemessen wird, wobei ein Schwellwert für die Güte der Empfangs-bzw. Übertragungs­ qualität festgelegt wird, und beim Unterschrei­ ten des Schwellwertes eine für den Benutzer wahrnehmba­ re Änderung eines Wiedergabequalitätsparameters und/oder wahrnehmbare Anzeige erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten der festgelegten Empfangsqualität dem Wiedergabesignal ein Rauschsignal und/oder Kennsi­ gnal, z. B. Kennton, zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten der festgelegten Empfangsqualität das Wiedergabesignal tiefpaßgefiltert und/oder der Laut­ stärkepegel des Wiedergabesignals vermindert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die gemessene Fehlerrate tiefpaßgefil­ tert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Mobilempfang der Schwellwert für die Empfangs- bzw. Übertragungsqualität in Abhängigkeit der Fahrtgeschwindigkeit verändert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Güte der Empfangs- bzw. Übertragungsqualität dem Kehrwert der Fehlerrate ent­ spricht.

7. Rundfunkempfänger zum Empfang von digital codierten Ton-Rundfunkdaten (DAB), mit einer Meßeinrichtung zur Messung der Empfangsqualität, z. B. einer Bitfehlerra­ ten-Meßeinrichtung, einer Steuereinrichtung zur Steue­ rung der Wiedergabe der Ton-Rundfunkdaten, wobei in der Steuereinrichtung ein Empfangsqualitäts-Schwellwert festgelegt ist, und bei Unterschreiten der gemessen Emp­ fangsqualität unter den Schwellwert die Steuereinrich­ tung die Wiedergabequalität und/oder die Wiedergabesi­ gnale wahrnembar verändert.