DE4409960A1 - Verfahren zur Verminderung der subjektiven Störempfindung bei störungsbehaftetem Empfang bei Verwendung von digital übertragenen Tonsignalen - Google Patents

Description

Beim Empfang von Rundfunksendungen mit tragbaren Empfängern oder bei mobilem Empfang in einem Kraftfahrzeug unterliegt der Empfang in seiner Feldstärke und in seinem Gehalt an Störsignalen stetigen Veränderungen.

Bei FM-Empfang führt dies bei sinkender Empfangsfeldstärke oder größer werdendem Störsignalanteil zuerst zu steigender Anzahl von hörbaren Störungen im wiedergegebenen Tonsignal, bis das Tonsignal je nach Demodulatorschaltung durch den Demodulator systembedingt immer leiser wird und schließlich ganz verschwindet, oder aber z. B. bei der Verwendung von PLL-Demodulatoren durch eine spezielle Schaltung, welche bei geringer werdender Empfangsfeldstärke z. B. ab einer bestimmten Schwelle die Lautstärke zunehmend reduziert.

Beim Empfang von AM-Sendern gibt es bei sinkender Empfangsfeldstärke ebenfalls hörbare Störungen und einen Lautstärkeverlust. Durch die Verwendung von Regelgliedern wird die Lautstärke bei Feldstärkeschwankungen in weiten Bereichen konstant gehalten. Ab einer bestimmten Grenze sinkt jedoch bei vielen praktischen Empfängern auch hier die Lautstärke mit geringer werdender Empfangsfeldstärke ab.

Mit der Einführung von DAB (Digital Audio Broadcasting) wird der Rundfunkempfang bei tragbaren Empfängern und im fahrenden Fahrzeug durch Verbesserung des Empfangsverhaltens bei Mehrwegeempfang und durch die Möglichkeit, Übertragungsfehler in der digitalen Ebene korrigieren zu können gegenüber einem Empfang mit FM Modulation wesentlich verbessert.

Da es sich hierbei jedoch um ein digitales Übertragungssystem handelt, ist naturgemäß auch das Ausstiegsverhalten bei geringer werdender Feldstärke bzw. steigenden Störkomponenten anders als bei analogen Systemen. Nicht korrigierbare Fehler im Empfangssignal würden ohne spezielle Vorkehrungen zu sehr lauten Störungen im wiedergegeben Tonsignal führen. Man hat deshalb die Möglichkeit vorgesehen, über die bereits erwähnte Fehlerkorrektur hinausgehend, Fehler zu erkennen, welche man nicht mehr korrigieren kann. Bei Vorhandensein von solchen zwar erkennbaren, aber nicht mehr korrigierbaren Fehlern läßt sich ein Verfahren zur Fehlerverschleierung anwenden, welches fehlerhafte Signalpassagen z. B. durch Schätzwerte oder Signalwiederholungen ersetzt. Herrschen allerdings fehlerhafte Tonsignal-Passagen über längere Zeit vor, muß das Tonsignal stummgeschaltet (gemutet) werden muß.

Beim Empfang im fahrenden Fahrzeug mit stark schwankender Empfangsfeldstärke am Rande des Versorgungsbereiches führt dies mitunter zu einem sekundenweisen Vorhandensein eines Tonsignales, welches sich abwechselt mit oft ebensolangen oder sogar längeren stummgeschalteten Passagen, bis schließlich bei noch weiter sinkender Empfangsfeldstärke dauerhaft stummgeschaltet wird.

Dieser Effekt ist für den Hörer sehr störend, besonders wenn er sich länger in einer solchen Empfangszone befindet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auch bei neuen digitalen Übertragungsverfahren wie DAB ein Systemverhalten zu bieten, welches zwar die beschriebenen Vorteile der Digitaltechnik nutzt, aber während so schlechter Empfangssituationen, wo es zu häufigen Stummschaltungen kommt, ein subjektiv angenehmeres Verhalten zeigt.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Empfängers, welcher für den Empfang eines digitalen Rundfunksignales geeignet ist, wie es bei dem unter dem Namen DAB bekannten System ausgestrahlt wird, zusammen mit den erfindungsgemäßen Verfahrensmerkmalen.

Der Erfindungsgedanke besteht darin, in Rundfunkempfängern, welche zum Empfang digital ausgesendeter Rundfunksignale gebaut werden - vor allem bei Auto-Empfängern - in Empfangssituationen, in denen die Empfangsqualität so schlecht wird, daß die aufgezeigten Methoden der Fehlerkorrektur und der Fehlerverschleierung nicht mehr allein anwendbar sind, ähnlich wie bei FM- Empfängern den Tonsignalpegel graduell (entweder stufenweise oder stetig) zu verringern, und dadurch beim Auftreten von nicht erkannten Fehlern und deren hörbaren Störungen im Tonsignal, als auch bei zeitweise auftretenden Stummschaltungen ein subjektiv angenehmeres Empfangsverhalten zu erhalten.

Wird der Empfang anschließend wieder besser, so ist ein graduelles Ansteigen der Lautstärke wünschenswert, um beim Wiedereintritt in einen besseren Empfangsbereich bei erfahrungsgemäß auftretenden nicht erkannten Fehlern und deren hörbaren Störungen im Tonsignal, als auch bei auftretenden Stummschaltungen ein subjektiv angenehmeres Empfangsverhalten zu erhalten.

Das Verfahren soll dabei ausdrücklich nur dann wirksam werden, wenn Fehlerkorrektur und Fehlerverschleierung sich nicht mehr als sinnvoll erweisen, denn es sollen keinesfalls die Vorteile der Fehlerkorrektur und Fehlerverschleierung durch das Verfahren geschmälert werden, indem es ungerechtfertigterweise bereits bei Störungen eingesetzt wird, welche noch eine subjektiv vorteilhafte Benutzung von Fehlerkorrektur und Fehlerverschleierung erlauben.

Um dies zu gewährleisten, ist die alleinige Verwendung der Empfangsfeldstärke zur Steuerung einer Pegelabsenkung nicht mehr ausreichend. Es ist vielmehr sinnvoll, z. B. im Falle von DAB Empfang auf Signale zurückzugreifen, welche bei der Fehlerkorrektur im Empfänger gewonnen werden können, oder aber auf Signale zum Auslösen der Fehlerverschleierung, sowie zu Auslösen der temporären Stummschaltung im Empfänger. Es handelt sich bei ersterem um das im Kanaldecoder gewinnbare sogenannte "Reliability-Signal", welches eine Aussage über die Zuverlässigkeit jedes einzelnen Bits oder ganzer Signal- Passagen im kanaldecodierten Signal macht, indem es die Wahrscheinlichkeit angibt, mit der einzelne Bits oder ganze Signal-Passagen gestört sind. Die Fehlerverschleierung betreffend handelt es sich um die in der ETSI-Norm . . . festgelegten Skalenfaktor-CRC-Signale, welche über Fehler in den Skalenfaktoren aufgrund von Verletzungen im sogenannten "Cyclic Redundancy Check" Auskunft geben. Stummschaltungen betreffend handelt es sich um die nach ISO/MPEG 11172-3 genormten Fehlererkennungssignal (ISO-CRC-Signale), welche bei gestörtem ISO-CRC normalerweise ein Stummschalten des Tonsignales auslösen.

Das Zusammenwirken der einzelnen Verfahrensmerkmale bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll an einem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 erläutert werden:

In einer Eingangsstufe 2 (Frontend) eines digitalen Rundfunkempfängers wird das von der Antenne 1 empfangene Signal 101 verstärkt und demoduliert. Im nachfolgenden Kanaldecoder 3 erfolgt die Kanaldecodierung und im Quellendecoder 4 die Quellendecodierung. Das erhaltene linear codierte digitale Tonsignal 104 wird einem Pegelstellglied 5 zugeführt, welches den Pegel des digitalen Tonsignales 104 entsprechend der Stellgröße 108 verändert. Das gepegelte Ausgangssignal bildet das linear codierte digitale Tonsignal 105, welches über einen A/D-Wandler und Verstärker analog/digital-gewandelt und verstärkt wird, um als analoges Signal 106 den Lautsprechern 7 zugeführt zu werden. Die Stellgröße 108, welche im Stellglied 5 bei stark gestörtem Empfang eine Absenkung des Tonsignalpegels bewirkt, wird entweder aus dem Reliability- Signal 103, oder aus dem ISO-CRC-Signal 114 oder aus dem Skalenfaktor-CRC- Signal 124 gebildet, oder aus mehreren dieser Signale, unter wahlweiser Hinzunahme des Feldstärke-Signales 102.

Um das Verfahren geeignet arbeiten zu lassen, ist es vorteilhaft, bei häufigerem Auftreten von ISO-CRC-Verletzungen, welche im Quelldecoder 4 jeweils eine temporäre Stummschaltung des Tonsignales auslösen, die Stellgröße 108 so zu verändern, daß im Pegelstellglied 5 eine langsame Verringerung des Signalpegels erfolgt. Verringert sich dagegen die Anzahl der ISO-CRC-Verletzungen wieder, und damit auch die Häufigkeit von temporären Stummschaltungen, so ist die Stellgröße 108 so zu verändern, daß im Pegelstellglied 5 wieder eine langsame Anhebung des Signalpegels erfolgt, solange, bis das Pegelstellglied 5 keine Pegelabsenkung mehr durchführt.

Bei der Realisierung des Verfahrens hat es sich als günstig erwiesen, auftretende ISO-CRC-Verletzungen und daraus resultierende Fehlermeldung innerhalb eines Zeitfensters zu zählen, und abhängig von der sich innerhalb des Fensters befindlichen Anzahl die Stellgröße zu bilden. Auch eine Gewichtung der sich innerhalb des Zeitfensters befindlichen, einzelnen Fehlermeldungen hat sich als günstig erwiesen.

Ebenso hat es sich in praktischen Versuchen vorteilhaft gezeigt, innerhalb eines Zeitfensters die auftretenden Skalenfaktor-CRC-Verletzungen zu zählen, welche jeweils zu geeigneten temporären Fehlerverschleierungsmaßnahmen führen, und gegebenenfalls zu gewichten, und abhängig von der sich innerhalb des Fensters befindlichen Anzahl die Stellgröße zu bilden. Es ist dabei zu beachten, daß Fehlerverschleierungen in geringer Anzahl nicht zu einer so großen subjektiven Störwirkung im Tonsignal führen wie ein Stummschalten des Tonsignales. Es ist deshalb sinnvoll z. B. die Anzahl n von Skalenfaktor-CRC-Verletzungen, welche zu einer Pegelabsenkung führen, höher anzusetzen, als eine Anzahl m von Skalenfaktor-CRC-Verletzungen, welche ebenfalls zu einer Pegelabsenkung führen. Berücksichtigt man diese Zusammenhänge, so können beide Kriterien sehr gut zusammen verwendet werden, um die Stellgröße für das Pegelstellglied zu gewinnen.

In ähnlicher Weise, wie die CRC-Signale läßt sich das Reliability-Signal 103 dazu verwenden, die Stellgröße 108 so zu verändern, daß im Pegelstellglied 5 eine langsame Verringerung des Signalpegels erfolgt, wenn eine Häufung von wahrscheinlich gestörten Bits auftritt. Wenn dagegen die Häufigkeit von wahrscheinlich gestörten Bits wieder abnimmt, wird die Stellgröße 108 so verändert, daß im Pegelstellglied 5 eine graduelle Anhebung des Signalpegels erfolgt, solange, bis das Pegelstellglied 5 keine Pegelabsenkung mehr durchführt. Eine Kombination mit den Aussagen der CRC-Signale ist natürlich ebenso möglich.

Das Feldstärke-Signal 102 kann prinzipiell ebenso zur Gewinnung der Stellgröße 108 verwendet werden, indem dieses mit fallender Feldstärke 102 so verändert wird, daß im Pegelstellglied 5 eine graduelle Verringerung des Signalpegels erfolgt, und umgekehrt. Das Feldstärke-Signal 102 liefert jedoch keine so präzise Aussage über den temporär vorherrschenden Störungszustand des im Empfänger gewonnenen Tonsignales, da auch Störsignale im Empfangskanal eine hohe Feldstärke erzeugen können, die Empfangbarkeit eines Senders jedoch nur stören. Wenn das Feldstärke-Signal 102 dennoch zur Steuerung der Pegelverringerung durch das Pegelstellglied 5 herangezogen werden soll, so möglichst nur zusammen mit dem "Reliability-Signal" 103, oder dem ISO-CRC-Signal 114 oder Skalenfaktor-CRC-Signal 124, oder mehreren dieser Signale, welche eindeutigere Aussagen über den Zustand des empfangenen Tonsignales machen.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel, bei der das Stellglied 5 sich zwischen dem Quelldecoder 4 und dem A/D-Wandler und Verstärker 6 befindet, stellt hierbei nur eine mögliche Anordnung des Stellgliedes 5 dar. Das Stellglied 5 kann in praktischen Ausführungsbeispielen ebensogut auch innerhalb des Quellendecoders 5 oder innerhalb des A/D-Wandlers und Verstärkers 6 angeordnet werden. Wird das Stellglied innerhalb des Quellendecoders 5 angeordnet, so kann der Pegel des Tonsignales z. B. auch vor der Rückfilterung der Tonsignale aus der Teilbandebene mit Hilfe einer Veränderung der Skalenfaktoren erfolgen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verminderung der subjektiven Störempfindung bei störbehaftetem Empfang von digital übertragenen Tonsignalen, gekennzeichnet dadurch, daß der Pegel des empfangenen Tonsignales in Empfangssituationen, in denen die Empfangsqualität so schlecht wird, daß trotz Anwendung von Fehlerkorrektur und Fehlerverschleierung das wiedergegebene Tonsignal als unangenehm empfunden wird, der Pegel des Tonsignales graduell verringert wird, und daß der Pegel des Tonsignales wieder graduell auf den Normalwert angehoben wird, wenn sich der Empfang so verbessert, daß allein durch Anwendung von Fehlerkorrektur und Fehlerverschleierung das wiedergegebene Tonsignal als nicht unangenehm empfunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ermittlung der Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales die sogenannte "Reliability Information" verwendet wird, welche im Zuge der Kanaldecodierung im Empfänger gewonnen wird, und eine Aussage über die Zuverlässigkeit jedes einzelnen Bits oder ganzer Signal-Passagen im kanaldecodierten Signal macht, indem es die Wahrscheinlichkeit angibt, mit der jedes einzelne Bit oder ganze Signal-Passagen gestört sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ermittlung der Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales die nach ETSI/ . . . genormten Skalenfaktor-Fehlererkennungssignale (Skalenfaktor-CRC- Signale) verwendet werden, welche über Fehler in den Skalenfaktoren aufgrund von Verletzungen im sogenannten "Cyclic Redundancy Check" Auskunft geben.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ermittlung der Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales ein nach ISO/MPEG 11172-3 genormtes Fehlererkennungssignal (ISO-CRC-Signal) verwendet wird, welches über Fehler im ISO-CRC aufgrund von Verletzungen im sogenannten "Cyclic Redundancy Check" Auskunft gibt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ermittlung der Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales eine Kombination aus dem ISO-CRC-Signal und den Skalenfaktor-CRC-Signalen, sowie gegebenenfalls der "Reliability Information" gebildet und verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ermittlung der Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels zusätzlich das Feldstärke-Signal verwendet wird, welches jedoch mit einem oder mehreren der folgenden Signale, dem ISO- CRC-Signal, den Skalenfaktor-CRC-Signalen, sowie gegebenenfalls der "Reliability Information", kombiniert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3, 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Fehlermeldungen durch die Skalenfaktor-CRC-Signale, welche über Fehler in den Skalenfaktoren aufgrund von Verletzungen im sogenannten "Cyclic Redundancy Check" Auskunft geben, innerhalb eines Zeitfensters gezählt werden, und aufgrund dieser Anzahl die Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Fehlermeldungen durch die Skalenfaktor-CRC-Signale, welche innerhalb eines Zeitfensters gezählt werden, innerhalb dieses Zeitfensters mit einer Gewichtungsfunktion gewichtet werden, bevor sie zur Bestimmung der Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Fehlermeldungen durch das ISO-CRC-Signal, welches über Fehler im ISO-CRC aufgrund von Verletzungen im sogenannten "Cydic Redundancy Check", Auskunft gibt, innerhalb eines Zeitfensters gezählt werden, und aufgrund dieser Anzahl die Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Fehlermeldungen durch das ISO-CRC-Signal, welche innerhalb eines Zeitfensters gezählt werden, innerhalb dieses Zeitfensters mit einer Gewichtungsfunktion gewichtet werden, bevor sie zur Bestimmung der Größe der von der Empfangsqualität abhängigen Verringerung des Pegels des empfangenen Tonsignales verwendet werden.