DE4444602C1 - Verfahren zur Bewertung eines RDS-Signals - Google Patents
Verfahren zur Bewertung eines RDS-SignalsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Bewertung der Qualität und/oder der Existenz eines bi
phasenmodulierten digitalen RDS-Signals in einem von einem Rundfunk
sender ausgesendeten und von einem RDS-tauglichen Rundfunk
empfänger empfangenen Rundfunksignal, wobei empfängerseitig ein
Bitratentaktsignal erzeugt wird, dessen Bitrate mit der des RDS-Signals
übereinstimmt, die Bits sowohl des RDS-Signals als auch des Bitraten
taktsignals je aus zwei Halbbits zusammengesetzt werden, von den bei
den zu einem RDS-Bit gehörenden RDS-Halbbits eines eine positive
Phase und das andere eine negative Phase aufweist.
Bei dem sogenannten RDS (Radio Data System) werden von Rundfunk
sendern, welche RDS-Information abstrahlen, die Senderidentifikation,
alternative Frequenzen des Senders, Programmtyp usw. übertragen.
Näheres ist in der Druckschrift "Specifications of the Radio Data System
RDS for VHF/FM Sound Broadcasting", Tech. 3244-E, Technical
Center of the European Broadcasting Union, Brussels, März 1984,
beschrieben.
Bei der Übertragung von RDS-Information bedient man sich einer Trä
gerschwingung, der eine die RDS-Information enthaltende binäre Bitfol
ge aufmoduliert wird. Dabei kann man jedes Bit in zwei Halbbits unter
teilen, wobei zwischen zwei benachbarten Halbbits desselben Bits eine
Phasenumkehr stattfindet. Bei einem Wechsel des Logikwertes zwischen
zwei benachbarten RDS-Bits tritt an der Stelle des Bitwechsels in der
Trägerschwingung ein Phasensprung von 180° auf.
In Übereinstimmung mit dem in Deutschland gebräuchlichen AH (Auto
fahrer-Rundfunk-Information)-System wird eine Trägerfrequenz von 57
kHz verwendet. Senderseitig wird nach der RDS-Modulation der 57
kHz-Träger unterdrückt. Daher wird empfangsseitig, beispielsweise in
einem Autoradio, mit Hilfe eines Quarzoszillators und einer digitalen
"Costas-Loop" der 57 kHz-Träger regeneriert. Mit Hilfe eines Frequenz
teilers, der die Frequenz des regenerierten Trägers durch 48 teilt, wird
empfängerseitig ein Bitratentaktsignal mit einer Bitrate von 1 187,5 Hz
erzeugt. Empfängerseitig wird eine Phasensynchronisation des Bitraten
taktsignals mit dem empfangerseitig demodulierten, digitalen RDS-Signal
vorgenommen.
Grundsätzlich ist man bei einem RDS-System bestrebt, die RDS-Daten
empfängerseitig so schnell wie möglich sicher zu dekodieren, damit
möglichst schnell die RDS-Information, wie Sendername, Alternativ
frequenzen usw., verfügbar ist. Um sicherzustellen, daß korrekte RDS-
Information übertragen wird, werden die RDS-Bits einem Qualitäts
prüfungsverfahren unterzogen.
Bei einem korrekten RDS-Bit weist eines der beiden Halbbits eine positi
ve Phase und das andere eine negative Phase auf. Dies gilt auch nach
einem Phasensprung beim Bitwechsel zwischen zwei RDS-Bits, die einen
unterschiedlichen Logikkwert darstellen.
Diese Eigenschaft
des RDS-Signals läßt sich für eine Qualitätsüberprüfung ausnutzen,
indem die beiden Halbbits eines jeden
RDS-Bits darauf hin untersucht werden, ob sie unterschiedliche Phasenvorzeichen
aufweisen oder nicht. Wenn der empfängerseitig wiederge
wonnene 57 kHz-Träger nicht in Phase mit dem RDS-Signal ist oder
wenn das RDS-Signal eine Rauschstörung aufweist, können diese Er
scheinungen erkannt werden und wird das betroffene RDS-Bit als "un
sicher" markiert.
Diese Qualitätsüberwachung funktioniert aber nur dann korrekt, wenn
die empfängerseitige Bit-PLL synchronisiert ist, d. h., wenn Phasensyn
chronisation zwischen dem empfängerseitig demodulierten, digitalen
RDS-Signal und dem empfängerseitig erzeugten Bitratentaktsignal be
steht. Denn die Bestimmung, welche Zeitperioden des RDS-Signals als
dessen Halbbits interpretiert werden, hängt von dem empfängerseitigen
Bitratentaktsignal ab. Daher funktioniert die Qualitätsüberwachung nur
dann richtig, wenn immer nur Halbbits des RDS-Signals miteinander auf
unterschiedliche Phasenvorzeichen überprüft werden, die zu demselben
RDS-Bit gehören.
Solange die Bit-PLL nicht synchronisiert ist, also keine Phasensynchro
nisation zwischen dem RDS-Signal und dem Bitratentaktsignal besteht,
kann die jeweilige Überprüfungszeitdauer zwei Halbbits erfassen, die zu
unterschiedlichen RDS-Bits gehören. In diesem Fall ist die erhaltene
Qualitätsinformation nicht mehr sicher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Bewertung der Qualität und/oder der Existenz eines biphasenmodulierten
digitalen RDS-Signals verfügbar zu machen, das
immer, auch bei einem Synchronisationsmangel zwischen RDS-Signal
und Bitratentaktsignal, eine sichere Aussage über die Qualität der überprüften
RDS-Bits sichergestellt ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein Verfahren der im Patentanspruch 1
angegebenen Art, wobei entscheidend ist, daß für die vorbestimmte Anzahl n eine ungerade
ganze Zahl verwendet wird, die größer als 2 ist.
Besonders bevorzugt ist ein Verfahren mit n = 3.
Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei jedem Qua
litätsüberprüfungsvorgang mehr Halbbits miteinbezogen werden als zu
einem RDS-Bit gehören, wird das richtige Ergebnis der Qualitätsüber
prüfung unabhängig davon, ob Phasensynchronisation zwischen RDS-
Signal und Bitratentaktsignal besteht oder nicht, erreicht.
Bei einem Qualitätsüberprüfungsverfahren, bei dem immer nur zwei benachbarte Halbbits in die
wird auch für den
Fall, daß gar kein RDS-Signal ausgesendet wird, Korrektheit der "RDS-
Bits" gemeldet, obwohl gar keine RDS-Bits vorhanden sind. Dies des
halb, weil bei Nicht-Aussendung eines RDS-Signals auf der vermeintli
chen RDS-Trägerfrequenz empfängerseitig Rauschen empfangen wird
und Rauschen statistisch gleich viele Perioden positiver und negativer
Phasenvorzeichen aufweist. Das herkömmliche Qualitätsüberprüfungs
verfahren kommt daher zu dem Ergebnis, daß die Anzahl der positiven
Phasenvorzeichen gleich der Anzahl der negativen Phasenvorzeichen ist,
was als Empfang korrekter RDS-Bits gewertet wird.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht ausgewertet wird, ob
gleich viele positive und negative Phasenvorzeichen innerhalb des jewei
ligen Überprüfungszeitraums auftreten, sondern, ob in dem jeweiligen
Überprüfungszeitraum ein vorbestimmtes ungleiches Verhältnis zwischen
positiven und negativen Phasenvorzeichen auftritt, wird Rauschen bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht fehlinterpretiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher in einem RDS-Rundfunk
empfänger zur Detektion herangezogen werden, ob eine Senderfrequenz,
auf welche der RDS-Empfänger gerade abgestimmt ist, RDS-Information
sendet oder nicht. Wird auf der empfangenen Senderfrequenz RDS-
Information gesendet, kommt es zur Beurteilung mindestens des größten
Teils der RDS-Bits als "gut". Ist der RDS-Empfänger auf die Sendefre
quenz eines Rundfunksenders eingestellt, der zwar ARI-Information
liefert, jedoch keine RDS-Information, wird zwar über einen 57 kHz-
Träger Information gesendet, nämlich die ARI-lnformation, gibt es aber
keine Biphasenmodulation, weil diese beim ARI-System nicht verwendet
wird. Ist kein biphasenmoduliertes Signal vorhanden, tritt auch nicht das
vorbestimmte Verhältnis zwischen positiven Phasenvorzeichen und nega
tiven Phasenvorzeichen während des jeweiligen Qualitätsüberprü
fungszeitraums auf. Beim Empfang eines ARI-Signals kommt es daher
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstufung "qualitativ
schlecht" während aller Qualitätsüberprüfungszeiträume. Dies kann als
Bewertung dafür genutzt werden, daß kein RDS-Signal empfangen wird.
Ist der RDS-Empfänger gerade auf die Frequenz eines Rundfunksenders
abgestimmt, der weder RDS- noch ARI-Information aussendet, wird für
den 57 kHz-Träger empfängerseitig nur Rauschen empfangen. Dieses
führt aber zu der Bewertung, daß innerhalb des jeweiligen Qua
litätsüberprüfungszeitraums eine gleiche Anzahl von positiven und nega
tiven Phasenvorzeichen auftritt und nicht das erfindungsgemäß vorbe
stimmte ungleiche Verhältnis zwischen positiven und negativen Phasen
vorzeichen. Auch in diesem Fall wird daher sicher erkannt, daß keine
RDS-Information übertragen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit eine sichere Detektion, ob
über die Senderfrequenz, auf welche der RDS-Rundfunkempfänger
gerade abgestimmt ist, RDS-Information übertragen wird oder nicht.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhil
fenahme einer einzigen Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist der zeitliche Verlauf eines RDS-Signals für sechs
RDS-Bits dargestellt. In den darunterliegenden Zeilen a und b sind
Qualitätsauswertungen entsprechend dem bekannten Qualitätsüber
prüfungsverfahren und in den Zeilen c und d sind Bewertungen entspre
chend dem erfindungsgemäßen Qualitätsüberprüfungsverfahren darge
stellt. Die Zeilen a und c zeigen Bewertungen des herkömmlichen bzw.
des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall, daß Phasensynchronisa
tion zwischen dem RDS-Signal und dem Bitratentaktsignal besteht. Die
Zeilen b und d zeigen Bewertungen des herkömmlichen bzw. des erfin
dungsgemäßen Verfahrens für den Fall, daß das RDS-Signal und das
Bitratentaktsignal nicht phasensynchron sind.
In der Darstellung des RDS-Signals sind die Bitgrenzen mit dicken
vertikalen Strichen markiert, während die Halbbitgrenzen innerhalb der
einzelnen RDS-Bits mit dünnen vertikalen Strichen markiert sind. Die
Signalanteile oberhalb der Abszisse sind mit einem + markiert, während
die Signalanteile unterhalb der Abszisse mit einem - markiert sind. D.h.,
die Signalanteile oberhalb der Abszisse haben ein positives Phasenvor
zeichen und die Signalanteile unterhalb der Abszisse haben ein negatives
Phasenvorzeichen.
Wie bei der RDS-Biphasenmodulation vorgesehen, haben bei RDS-Bits,
die einen Logikwert "1" darstellen, die ersten Halbbits positive und die
zweiten Halbbits negative Phasenvorzeichen. Im Gegensatz dazu weisen
RDS-Bits mit einem Logikwert "0" in ihren ersten Halbbits ein negatives
Phasenvorzeichen und in ihren zweiten Halbbits ein positives Phasenvor
zeichen auf. Der RDS-Signalverlauf in der dargestellten Zeichnung
repräsentiert daher 6 RDS-Bits mit den Logikwerten 110110.
In den Zeilen a bis d der Zeichnung sind entlang der Abszissen oder
Zeitachsen t vertikale Striche gezeichnet. Der Abstand zwischen zwei
vertikalen Strichen entspricht je der Zeitdauer eines Halbbits des RDS-
Signals bzw. des Bitratentaktsignals. Die zeitlichen Grenzen der einzel
nen Qualitätsüberwachungszeiträume sind mit dicken vertikalen Strichen
markiert. Das bedeutet für die Zeilen a und b, daß jeder Qualitäts
überwachungszeitraum solange wie zwei Halbbitperioden dauert. Die
Zeilen c und d zeigen Qualitätsüberwachungszeiträume, die je eine
Dauer von 3 Halbbitperioden haben.
Die Zeilen a und b kann man auch gleichzeitig als Darstellung des Bitra
tentaktsignals auffassen. Dabei markieren die dicken vertikalen Striche
die Bitübergänge des Bitratentaktsignals, während die dünnen vertikalen
Striche die Halbbitübergänge innerhalb eines jeden Bits des Bitratentakt
signals markieren. In Zeile a stimmen die Zeitlagen der dicken und der
dünnen vertikalen Striche mit den Zeitlagen der dicken und der dünnen
vertikalen Striche des RDS-Signals überein. RDS-Signal und Bitraten
taktsignal sind somit in Phasensynchronisation. Die dicken und die dün
nen vertikalen Striche in Zeile b sind gegenüber den dicken und den
dünnen vertikalen Strichen der RDS-Signaldarstellung um 180° phasen
verschoben. Zwischen dem RDS-Signal und dem Bitratentaktsignal der
Zeile b besteht somit keine Phasensynchronisation.
In den Zeilen a bis d sind für jede Halbbitperiode die Phasenvorzeichen
des RDS-Signals während dessen entsprechenden Halbbits eingetragen.
Die Qualitätsbewertung mittels des herkömmlichen Qualitätsüber
wachungsverfahrens führt bei Phasensynchronisation zwischen dem
RDS-Signal und dem Bitratentaktsignal, wie sie in Zeile a dargestellt ist,
zu der Bewertung aller 6 RDS-Bits als korrekt oder sicher. In allen
Qualitätsüberwachungszeiträumen a1 bis a6 tritt je ein positives und je
ein negatives Phasenvorzeichen auf. Es werden also pro Qualitäts
überwachungszeitraum gleich viele positive und negative Phasenvor
zeichen festgestellt. Die Bewertung führt also bei Phasensynchronisation
zwischen RDS-Signal und Bitratenttaktsignal zu einem richtigen Ergeb
nis.
Bei einer Phasenverschiebung zwischen RDS-Signal und Bitratentakt
signal gemäß Zeile b kommt es zur richtigen Bewertung nur während
der Qualitätsüberwachungsperioden b1 und b4. Während der Qua
litätsüberwachungsperioden b2, b3 und b5 erfolgt eine falsche Bewer
tung, obwohl das RDS-Signal auch während dieser Qualitätsüber
wachungsperioden korrekt ist. Trotz eines korrekten RDS-Signals wird
während der 6 RDS-Bits dreimal die Qualitätsbewertung unsicher oder
falsch gegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Qualitätsüberwachungsverfahren gemäß den
Zeilen c und d besteht jede Qualitätsüberwachungsperiode aus drei be
nachbarten Halbbits, wie es der bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung entspricht. Bei Korrektheit des RDS-Signals müssen daher pro
Qualitätsüberwachungsperiode unterschiedliche Phasenvorzeichen im
Verhältnis 2 : 1 auftreten: entweder zweimal soviel positive Phasenvor
zeichen wie negative Phasenvorzeichen oder zweimal soviel negative
Phasenvorzeichen wie positive Phasenvorzeichen.
In Zeile c, die für die Annahme gilt, daß Phasensynchronisation
zwischen dem RDS-Signal und dem Bitratentaktsignal besteht, wird das
Verhältnis 2 : 1 für alle vier dargestellten Qualitätsüberwachungsperioden
c1 bis c4 erreicht.
Betrachtet man nun den in Zeile d gezeigten Fall, daß keine Phasensyn
chronisation zwischen dem RDS-Signal und dem Bitratentaktsignal be
steht, kommt es in allen drei dargestellten Qualitätsüberwachungspe
rioden d1 bis d3 ebenfalls zu dem Verhältnis 2 : 1 zwischen den unter
schiedlichen Phasenvorzeichen, die während der jeweiligen Qualitäts
überwachungsperiode auftreten.
Während das herkömmliche Qualitätsüberwachungsverfahren gemäß den
Zeilen a und b nicht mehr richtig funktioniert, wenn keine Phasensyn
chronisation zwischen RDS-Signal und Bitratentaktsignal besteht, ist das
in den Zeilen c und d dargestellte erfindungsgemäße Qualitätsüber
wachungsverfahren unempfindlich gegenüber der Phasenlage zwischen
RDS-Signal und Bitratentaktsignal.
Würde die Sendefrequenz eines Senders empfangen, der kein RDS-
Signal ausstrahlt und daher keinen 57 kHz-Träger erzeugt, so daß
empfängerseitig Rauschen empfangen würde, würden bei den her
kömmlichen Verfahren entsprechend den Zeilen a und b statistisch gese
hen pro Qualitätsüberwachungsperiode gleich viele positive wie negative
Phasenvorzeichen auftreten. Solches Rauschen würde daher mit den
herkömmlichen Qualitätsüberwachungsverfahren als korrektes RDS-
Signal eingestuft.
Rauschen würde bei dem erfindungsgemäßen Qualitätsüberwachungs
verfahren gemäß den Zeilen c und d statistisch gesehen pro Qualitäts
überwachungsperiode ebenfalls zu gleich viel positiven wie negativen
Phasenvorzeichen führen. Dies würde zum Bewertungsverhältnis 1 : 1 von
positiven und negativen Phasenvorzeichen führen, läge also außerhalb
des vorbestimmten Bewertungsverhältnisses 2 : 1. Mit dem erfindungsge
mäßen Verfahren würde daher das Rauschen als qualitativ schlecht ein
gestuft.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Qualitätsüberwa
chungsperioden durchgeführt werden, die mehr als drei Halbbitperioden
dauern. Um Rauschen sicher als qualitativ schlecht einstufen zu können,
muß jede Qualitätsüberwachungsperiode eine Dauer von einer ungeraden
Anzahl von Halbbits haben. Das erfindungsgemäße Verfahren wäre daher
auch mit 5, 7, 9, . . . nebeneinanderliegenden Halbbits pro Qualitäts
überwachungsperiode durchführbar. Das beste Ergebnis erhält man
allerdings mit drei nebeneinanderliegenden Halbbits pro Qualitäts
überwachungsperiode. Denn je höher die Anzahl nebeneinanderliegender
Halbbits pro Qualitätsüberwachungsperiode ist, desto dichter nähert man
sich dem Verhältnis 1 : 1 zwischen positiven und negativen Phasenvor
zeichen, die pro Qualitätsüberwachungsperiode auftreten müssen, um zu
einer Einstufung als qualitativ gut zu kommen. Und je näher man sich
diesem Verhältnis 1 : 1 nähert, umso schlechter kann vermieden werden,
daß Rauschen als ein qualitativ gutes RDS-Signal eingestuft wird.
Claims (2)
1. Verfahren zur Bewertung der Qualität und/oder der Existenz eines
biphasenmodulierten digitalen RDS-Signals in einem von einem
Rundfunksender ausgesendeten und von einem RDS-tauglichen Rund
funk-Empfänger empfangenen Rundfunksignal, wobei
empfängerseitig ein Bitratentaktsignal erzeugt wird, dessen Bitrate mit
der des RDS-Signals übereinstimmt,
die Bits sowohl des RDS-Signals als auch des Bitratentaktsignals je aus zwei Halbbits zusammengesetzt werden, von den beiden zu einem RDS-Bit gehörenden RDS-Halbbits eines eine positive Phase und das andere eine negative Phase aufweist,
und für die Qualitäts- oder Existenzbewertung die Anzahl der positiven Phasenvorzeichen und die Anzahl der negativen Phasenvorzeichen, welche das RDS-Signal während der Halbbitperioden einer vorbe stimmten Anzahl n nebeneinanderliegender Halbbits des Bitratentakt signals jeweils aufweist, ermittelt werden und das RDS-Signal in Ab hängigkeit davon, ob das Verhältnis zwischen der ermittelten Anzahl positiver Phasenvorzeichen und der ermittelten Anzahl negativer Phasen vorzeichen einem vorbestimmten Zahlenverhältnis entspricht oder nicht, als qualitativ gut bzw. als qualitativ schlecht eingestuft wird, wobei für n eine ungerade ganze Zahl verwendet wird, die größer als 2 ist.
die Bits sowohl des RDS-Signals als auch des Bitratentaktsignals je aus zwei Halbbits zusammengesetzt werden, von den beiden zu einem RDS-Bit gehörenden RDS-Halbbits eines eine positive Phase und das andere eine negative Phase aufweist,
und für die Qualitäts- oder Existenzbewertung die Anzahl der positiven Phasenvorzeichen und die Anzahl der negativen Phasenvorzeichen, welche das RDS-Signal während der Halbbitperioden einer vorbe stimmten Anzahl n nebeneinanderliegender Halbbits des Bitratentakt signals jeweils aufweist, ermittelt werden und das RDS-Signal in Ab hängigkeit davon, ob das Verhältnis zwischen der ermittelten Anzahl positiver Phasenvorzeichen und der ermittelten Anzahl negativer Phasen vorzeichen einem vorbestimmten Zahlenverhältnis entspricht oder nicht, als qualitativ gut bzw. als qualitativ schlecht eingestuft wird, wobei für n eine ungerade ganze Zahl verwendet wird, die größer als 2 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n = 3
gewählt wird.
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