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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines empfangenen
Rundfunksignals sowie eine dafür
geeignete Vorrichtung.
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Heutige
digitale Empfänger
sind im Allgemeinen aufgeteilt in ein Frontend (im Folgenden als
Eingangsteil bezeichnet) und einen digitalen Basisbandteil. Der
digitale Basisbandteil, der als Digital-Basisband-LSI-(Large Scale
Integrated)Vorrichtung (im Folgenden als LSI bezeichnet) realisiert
sein kann, verarbeitet ein Ausgangssignal des analogen Eingangsteils,
der in den meisten Fällen
ein analoges IF-(Zwischenfrequenz-)Signal darstellt. In derartigen
Fällen
ist es die Aufgabe des analogen Eingangsteils, ein empfangenes Rundfunksignal
in das analoge IF-Signal einer gegebenen bestimmten Frequenz umzuwandeln.
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Da
mobile digitale Empfänger
zunehmend Verbreitung finden, besteht eine besondere Notwendigkeit, digitale
Empfänger
hinsichtlich niedrigen Energieverbrauchs zu optimieren.
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Beispielsweise
offenbaren die Druckschriften
US
4,910,752 und
US 4,811,362 ,
deren Inhalt einander sehr ähnelt,
einen digitalen Empfänger
mit niedrigem Energieverbrauch, der dazu im Stande ist, eine Abtastfrequenz
aus einer Anzahl möglicher
Abtastfrequenzen eines analogen/digitalen Umwandlers zum Umwandeln
des analogen IF-Signals in ein digitales IF-Signal auszuwählen. Die
Abtastfrequenz wird ausgewählt durch
Wählen
eines oder mehrerer Abtastsignale mit jeweils unterschiedlichen
Frequenzen. Der digitale Empfänger
ist dazu im Stande, die momentane "Qualität" des digitalen IF-Signals zu analysieren,
und damit während
des Betriebs zu entscheiden, ob eine höhere Abtastfrequenz benötigt wird,
um einen bestimmten Qualitätslevel
des digitalen IF-Signals zu erhalten. andererseits kann, wenn die
momentane Qualität
des digitalen IF-Signals relativ gut ist, der digitale Empfänger entscheiden,
eine niedrigere Abtastfrequenz zu wählen. Auf diese Art und Weise
kann der Energieverbrauch des digitalen Empfängers reduziert werden.
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In
dem oben beschriebenen Abtastprozess multipliziert eine Abtast-
und Halteschaltung vor der Quantisierung des analogen IF-Signals
eine ausgewählte
Ober welle des ausgewählten
Abtastsignals mit dem analogen IF-Signal derart, dass dessen analoge
Ausgabe, ein zweites analoges IF-Signal, eine bevorzugte Frequenz
von ungefähr
1/4 einer Frequenz des ausgewählten
Abtastsignals aufweist. Mit anderen Worten: Das analoge IF-Signal
wird an die Frequenz des ausgewählten
Abtastsignals "angepasst". Da das zweite analoge IF-Signal
immer 1/4 der Frequenz des ausgewählten Abtastsignals beträgt, weist
das digitale IF-Signal stets dieselbe digitale IF auf. Damit ist
es möglich,
unterschiedliche Abtastraten zum Abtasten des analogen IF-Signals
zu verwenden, jedoch die gleiche digitale IF zu erhalten.
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Der
oben beschriebene Abtastprozess ist jedoch nur für analoge IF-Signale mit relativ
hoher Frequenz möglich.
Mit anderen Worten: Es kann eventuell nicht möglich sein, eine hohe Abtastrate
zu wählen,
wenn eine Frequenz eines analogen IF-Signals bereits niedrig ist:
Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Frequenz des analogen
IF-Signals IFa mit der Abtastfrequenz FS
korreliert ist durch IFa ≈ (n ± 1/4)·FS, wobei
n eine ganze Zahl darstellt. Aus dieser Gleichung folgt, dass ein
Minimum der Frequenz IFa des analogen IF-Signals
festgelegt wird durch das Maximum der Abtastfrequenz FS. Diese Abgrenzung
ermöglicht
es, das analoge IF-Signal eines Niedrig-IF-Architektur-Eingangs
mit einer hohen Abtastfrequenz abzutasten, um den dynamischen Bereich
des Analog-/Digital-Umwandlers zu erhöhen. Weiterhin muss die oben
angegebene Gleichung erfüllt sein,
wenn die Abtastfrequenz FS des Analog-/Digital-Umwandlers geändert wird.
Dies begrenzt sowohl mögliche
Frequenzen IFa des analogen IF-Signals und
mögliche
Abtastfrequenzen FS.
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Weiterhin
sind die oben beschriebenen digitalen Empfänger lediglich dafür ausgelegt,
analoge IF-Signale mit einer gemeinsamen, festen Frequenz zu verarbeiten.
Jedoch wandeln unterschiedliche analoge Eingänge (Front-Ends), die benötigt werden,
um Rundfunksignale unterschiedlicher Rundfunksysteme zu empfangen,
beispielsweise AM (Amplitudenmodulation) und FM (Frequenzmodulation),
gewöhnlicherweise
entsprechende empfangene Rundfunksignale in analoge IF-Signale mit
unterschiedlichen Frequenzen um. Da es erforderlich sein kann, unterschiedliche
analoge Eingänge
innerhalb eines einzigen digitalen Empfängers zu benutzen, um eine
große
Vielzahl von Rundfunksystemen abzudecken, besteht ein Bedarf, digitale
Empfänger dahingehend
zu verbessern, dass diese mit unterschiedlichen Typen analoger Eingänge umgehen
können, insbesondere
hinsichtlich der resultierenden unterschiedlichen IF-Signale.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist damit, den vorangehend
beschriebenen digitalen Empfänger
dahingehend zu verbessern, dass eine hohe Flexibilität hinsichtlich
verschiedener Typen von Rundfunksystemen gewährleistet ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein System zum Verarbeiten eines
analogen Zwischenfrequenzsignals gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Verfahren
zum Verarbeiten eines empfangenen Rundfunksignals gemäß dem unabhängigen Anspruch
16 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen des
Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße System
zum Verarbeiten eines analogen Zwischenfrequenzsignals mit variabler
Zwischenfrequenz weist auf:
- – Eine Abtasteinrichtung
zum Abtasten des analogen Zwischenfrequenzsignals basierend auf
einer variablen Abtastrate, um ein digitales Zwischenfrequenzsignal
zu erhalten,
- – eine
Mischeinrichtung, die mit der Abtasteinrichtung verbunden ist, um
die Freguenz des digitalen Zwischenfrequenzsignals zu verschieben
basierend auf einer variablen Verschieberate, um ein digitales Basisbandsignal
zu erhalten, wobei die Verschieberate so einstellbar ist, dass das
digitale Zwischenfrequenzsignal in einem bestimmten Frequenzbereich
verschoben wird.
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Weiterhin
stellt die Erfindung ein Verfahren zum Verarbeiten eines empfangenen
Rundfunksignals bereit, mit den folgenden Schritten:
- – Abtasten
des analogen Zwischenfrequenzsignals auf der Basis einer variablen
Abtastrate, um ein digitales Zwischenfrequenzsignal zu erhalten,
- – Verschieben
der Frequenz des digitalen Zwischenfrequenzsignals basierend auf
einer variablen Verschieberate, um ein digitales Basisbandsignal
zu erhalten, wobei die Verschieberate in Abhängigkeit einer Frequenz des
digitalen Basisbandsignals so eingestellt wird, dass das digitale
Zwischenfrequenzsignal in einem bestimmten Frequenzbereich verschoben
wird.
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Erfindungsgemäß ist die
Abtastrate variabel und hängt
von sich ändernden
Funktionalitätsanforderungen
ab (die beispielsweise durch Applikationen oder ASIC-Hardware repräsentiert
wird, und die im Folgenden lediglich als Applikationen) bezeichnet
wird), die zum Verarbeiten des digitalen Basibandsignals benutzt
wird und in dem System arbeitet. "Variabel" bedeutet in diesem Kontext, dass es
mög lich
ist, zwischen einer Mehrzahl diskreter Abtastfrequenzen (mindestens
zwei unterschiedliche Abtastfrequenzen) zu schalten. Damit können High-Performance-Applikationen eine
hohe Abtastrate "verlangen", um deren Performance
zu erhöhen, wohingegen
Niedrig-Energie-Applikationen, die insbesondere für mobile
Empfänger
entwickelt sind, einen niedrige Abtastrate benutzen, um Energie
zu sparen. Es ist möglich,
die Abtastrate zwischen niedrig und hoch während des Betriebs des digitalen
Empfängers
zu schalten, was es ermöglicht,
die Abtastrate unmittelbar an sich ändernde Anforderungen der Applikationen
anzupassen, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn von einem
FM-Radiosignal-Empfang zu einem AM-Radiosignal-Empfang umgeschaltet
wird, oder wenn Bedarf besteht, eine Unterdrückung der Nachbarkanäle zu erhöhen. Wie
im Folgenden detailliert beschrieben wird, kann eine hohe Abtastrate
beispielsweise zur Unterdrückung
der Nachbarkanäle
im Falle eines schwachen empfangenen Rundfunksignals benutzt werden.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, ein digitales Basisbandsignal zu erzeugen, das eine Frequenz
aufweist, die stets innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs
liegt, unabhängig
von der Frequenz des analogen IF-Signals, das abgetastet wird, und
der verwendeten Abtastrate. Dies wird erreicht unter Verwendung
einer digitalen Mischeinrichtung (im Folgenden lediglich als Mischeinrichtung
bezeichnet), die sich hinter der Abtasteinrichtung befindet, wie
im Folgenden detailliert beschrieben werden wird: Im Allgemeinen
ist eine Abtasteinrichtung dazu im Stande, Abtastfrequenzen mit
beliebigen Frequenzen abzutasten, solange das Nyquist-Theorem erfüllt ist
und die Bandbreite der Abtasteinrichtung groß genug ist. Damit kann erfindungsgemäß ein analoges
IF-Signal beliebiger Frequenz abgetastet werden, um ein digitales
IF-Signal zu erhalten. Weiterhin ist eine digitale Mischeinrichtung
im Allgemeinen dazu im Stande, die Frequenz eines digitalen IF-Signals mit einer
beliebigen Frequenz um eine beliebige Verschieberate zu verschieben.
Damit ermöglicht
die Verwendung der Mischeinrichtung nach der Abtasteinrichtung erfindungsgemäß das Umwandeln
analoger IF-Signale mit beliebigen Frequenzen und beliebigen diskreten
Abtastraten in ein digitales Basisbandsignal mit einer Frequenz,
die stets innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs liegt. Mit
anderen Worten: Die Mischeinrichtung fungiert als ein Adapter, um
digitale Zwischenfrequenzsignale, die durch die Abtasteinrichtung
erzeugt wurden, die unterschiedliche Frequenzen aufweisen und die
mit unterschiedlichen Abtastraten abgetastet wurde, auf digitale
Basisbandsignale mit einer gemeinsamen festen Frequenz oder einem
gemeinsamen festen Frequenzbereich abzubilden. Da mit ermöglicht es
die Erfindung, analoge IF-Signale mit variablen Frequenzen abzutasten,
wobei die Frequenzen aller resultierender digitaler Signale in demselben
Frequenzbereich liegen, und um gleichzeitig entweder hohe Performance
(hohe Abtastrate) zu bieten oder Energie zu sparen (niedrige Abtastrate).
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Im
Gegensatz ist im Stand der Technik, wie beschrieben wurde, eine
hohe Abtastrate für
Niedrig-IF-Eingänge
nicht möglich.
Weiterhin können
nur analoge IF-Frequenzsignale
mit einer festen Frequenz verwendet werden. Damit können die
digitalen Empfänger,
die im Stand der Technik beschrieben sind, nur in einer begrenzten
Anzahl von Rundfunksystemen verwendet werden.
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Ein
Vorteil, das digitale IF-Signal so zu verschieben, dass die Frequenz
des digitalen Basisbandsignals stets in einem bestimmten Frequenzbereich
liegt, ist, dass die Art des Verarbeitens des digitalen Basisbandsignals "unabhängig" von der Frequenz
des analogen IF-Signals ist, was das Verarbeiten des digitalen Basisbandsignals
erheblich vereinfacht. Erfindungsgemäß wird daher ermöglicht,
unterschiedliche analoge Eingänge
zu verwenden, die ein empfangenes Rundfunksignal in analoge IF-Signale
mit unterschiedlichen Frequenzen umwandeln, ohne die Art der Verarbeitung
des digitalen Basisbandsignals zu ändern.
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Die
Flexibilität
hinsichtlich des Verarbeitens analoger IF-Signale beliebiger Frequenzen
sowie das Sicherstellen von Energiesparmoden für alle derartigen analogen
IF-Signale ermöglicht
es, dieses Verfahren in allen Empfängern und Rundfunksystemen
einzusetzen. Niedrig-IF-Eingänge,
die ein analoges IF-Signal bei einer niedrigen Frequenz erzeugen,
können
ohne Einschränkungen
benutzt werden.
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Um
das digitale Basisbandsignal weiter zu verarbeiten, kann dieses
digital gefiltert und/oder digital heruntergemischt und/oder einem
digitalen Demodulationsprozess unterzogen werden. Beispielsweise
kann ein variabler Filtermodus während
des Schritts des digitalen Filterns des digitalen Basisbandsignals
dynamisch eingestellt werden gemäß dem momentan
verarbeitenden Rundfunksystem und/oder gemäß der Bandbreite des analogen
IF-Signals. Das digitale Basisbandsignal kann einem Demodulationsprozess
unterzogen werden, vorzugsweise nachdem dieses gefiltert oder heruntergemischt
wurde.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Mischeinrichtung zusätzlich dazu benutzt, um die
Frequenz des digitalen Basisbandsignals in Abhängigkeit einer Frequenz des
digitalen Basisbandsignals neu einzustellen (Frequenz-Synchronisation),
die während
des Schritts des Verarbeitens des digitalen Basisbandsignals analysiert
werden kann. Ein derartiger Re-Einstellprozess ist im Allgemeinen
notwendig, um empfangene digitale modulierte Rundfunksignale, wie
DAB (Digital Audio Broadcasting), IBOC (In Band On Channel), DRM
(Digital Radio Mondiale) oder ISDB-Tn-Rundfunksignale zu verarbeiten.
Damit ermöglicht
die Erfindung, Vorgänge
wie Frequenzsynchronisation und die Unterdrückung von Nachbarkanälen für digitale
modulierte Signale ohne zusätzlichen
Hardware-Aufwand auszuführen.
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Um
das digitale Basisbandsignal zu verarbeiten, weist das System vorzugsweise
eine Verarbeitungseinrichtung auf, die dazu im Stande ist, die Verschieberate,
die durch die Mischeinrichtung in Abhängigkeit einer Frequenz des
digitalen Basisbandsignals erzeugt wird, zu steuern, und dazu im
Stande ist, die Abtastrate gemäß sich ändernden
Anforderungen zum Verarbeiten des digitalen Basisbandsignals oder
gemäß der Frequenz
des digitalen Basisbandsignals einzustellen. Die Abtastrate kann
auch direkt durch die Abtasteinrichtung eingestellt werden gemäß der Frequenz
des analogen Zwischenfrequenzsignals, was die Verarbeitungseinrichtung
vereinfachen könnte.
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Die
Verarbeitungseinrichtung des Systems kann wenigstens einen Signalpfad
aufweisen, der mit der Mischeinrichtung verbunden ist, um das digitale
Basisbandsignal in Abhängigkeit
einer dazu entsprechenden Abtastrate über jeweils einen der Signalpfade
zu leiten. Jeder Signalpfad weist wenigstens einen digitalen Filter
zum Filtern des digitalen Basisbandsignals und wenigstens eine digitale
Downsampleeinrichtung zum Downsampeln des digitalen Basisbandsignals
auf. Filtermoden der digitalen Filter können fixiert oder einstellbar
sein gemäß der Bandbreite
des analogen IF-Signals. Eine Downsamplerate der digitalen Downsampleeinrichtung
kann fixiert oder einstellbar sein gemäß der ausgewählten Abtastrate
des analogen IF-Signals oder gemäß anderer
Kriterien.
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Weiterhin
kann die Verarbeitungseinrichtung eine digitale Demodulationseinrichtung
zum Demodulieren einer gewünschten
Information von dem digitalen Basisbandsignal aufweisen, beispielsweise
einen DSP (Digital Signal Processor).
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Die
Mischeinrichtung ist vorzugsweise eine komplexe Mischeinrichtung
zum Er zeugen eines komplexen digitalen Basisbandsignals. Die Mischeinrichtung
kann auch als eine AFC-(Automatic Frequency Control)Einrichtung
ausgelegt sein, die dazu im Stande ist, die Verschieberate selbst
ohne externe Steuerung einzustellen.
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Das
System kann wenigstens einen analogen Eingang aufweisen, der mit
der Abtasteinrichtung verbunden ist und der dazu im Stande ist,
ein empfangenes Rundfunksignal jeweils in ein analoges Zwischenfrequenzsignal
mit variabler Zwischenfrequenz umzuwandeln.
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Die
Mischeinrichtung, die digitale Downsampleeinrichtung, die digitalen
Filtereinrichtungen sowie die digitale Demodulationseinrichtung
sind vorzugsweise als Teile eines ASICs (Application Specific Integrated Circuit)
realisiert.
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Das
erfindungsgemäße System
kann als "Adapter" realisiert sein,
das beispielsweise eine Abtasteinrichtung und eine Mischeinrichtung
ohne Verarbeitungseinrichtung beinhaltet, oder als eine gesamte
digitale Basisband-LSI mit Abtasteinrichtung, Mischeinrichtung und
Verarbeitungseinrichtung. Insbesondere im letzteren Fall ist es
möglich,
unterschiedliche Eingangs-Architekturen mit dem digitalen Basisband-LSI
zu verbinden, da unterschiedliche Frequenzen des analogen Zwischenfrequenzsignals
durch das digitale LSI ohne Begrenzungen verarbeitet werden können. Dies
ermöglicht
zusammen mit der Energiesparmöglichkeit
die Verwendung des digitalen Basisband-LSI in allen Arten von Empfängern.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figur in beispielsweiser
Ausführungsform näher erläutert. Es
zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Systems zum
Verarbeiten eines analogen Zwischenfrequenzsignals mit variabler
Zwischenfrequenz gemäß der Erfindung.
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Ein
System 1 weist ein digitales Basisband LSI 2 und
einen analogen Eingang 3 auf, der mit dem digitalen Basisband
LSI 2 verbunden ist. Das digitale Basisband LSI 2 weist
einen ASIC 4 auf, der mit dem analogen Eingang 3 über einen
IF-ADC (IF-Analog-/Digital-Umwandler) 5 verbunden ist.
Im Folgenden werden unterschiedliche Teile des ASIC 4 beschrieben:
Ein komplexer Mischer ist mit einem Ausgang des IF-ADC 5 (nicht
Teil des ASIC 4) verbunden, ein Ausgang des komple xen Mischers 6 ist
mit einem ersten digitalen Filter 7 über eine erste Abzweigung 8 verbunden.
Eine erste Downsampleeinheit 9 ist mit einem Ausgang des
ersten digitalen Filters 7 verbunden. Ein Ausgang der ersten
Downsampleeinheit 9 ist über eine zweite Abzweigung 8a mit
einem ersten Schalter 11 verbunden, der die erste Downsampleeinheit 9 mit
einem zweiten digitalen Filter 10 verbinden kann, oder
alternativ den Ausgang des komplexen Mischers 6 über die
erste Abzweigung 8 direkt mit dem zweiten digitalen Filter 10 verbindet.
Ein Ausgang des zweiten digitalen Filters 10 ist mit einer zweiten
Downsampleeinheit 12 verbunden. Die zweite Abzweigung 8a verbindet
auch den Ausgang der ersten Downsampleeinheit 9 mit einem
dritten digitalen Filter 13, wobei ein Ausgang davon mit
einer dritten Downsampleeinheit 14 verbunden ist. Ein Ausgang
des zweiten digitalen Filters ist mit einem vierten digitalen Filter 15 verbunden,
der eine variable Bandbreite aufweist. Ein Ausgang des vierten digitalen
Filters 15 ist mit einem fünften digitalen Filter 16 über eine
dritte Abzweigung 17 verbunden. Ein Ausgang des fünften digitalen Filters 16 ist
mit einer vierten Downsampleeinheit 18 verbunden, wobei
ein Ausgang davon über
eine vierte Abzweigung 19 mit einer FM-Demodulationseinheit 20 verbunden
ist. Ein Ausgang der FM-Demodulationseinheit 20 ist über den
zweiten Schalter 21 mit einem DSP (Digital Signal Processor) 22 (nicht
Teil des ASIC 4) verbunden. Der Ausgang des vierten digitalen
Filters kann auch direkt mit dem DSP 22 über die
dritte Verzweigung 17 und den zweiten Schalter 21 verbunden
sein. Der Ausgang der vierten Downsampleeinheit 18 kann auch
direkt mit dem DSP 22 über
die vierte Verzweigung 19 und den zweiten Schalter 21 verbunden
sein. Ein erster Ausgangs des DSP 22 ist mit einem ersten
Ausgangsanschluss 23 (nicht Teil des ASIC 4) verbunden. Ein
zweiter Ausgang des DSP 22 ist mit einem Audio-DAC (Audio-Digital-/Analog-Umwandler) 24 (nicht
Teil des ASIC 4) verbunden. Ein Ausgang des Audio-DAC 24 ist
mit einem zweiten Ausgangsanschluss 25 (nicht Teil des
ASIC 4) verbunden. Der DSP 22 ist auch über einen
Feldstärken-ADC 26 (nicht
Teil des ASIC 4) zum Anzeigen der Feldstärke des
empfangenen Rundfunksignals mit dem analogen Eingang 3 verbunden.
Ein Ausgang der dritten Downsampleeinheit 14 ist mit dem
DSP 22 über
den zweiten Schalter 21 verbunden.
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Ein
Rundfunksignal, das durch den Eingang 3 empfangen wird,
wird in ein analoges Zwischenfrequenzsignal umgewandelt und dem
IF-ADC 5 zugeführt,
der das analoge Zwischenfrequenzsignal mit zwei oder mehr Abtastraten,
beispielsweise 30.720 MHz oder 2.048 MHz, abtastet. Die Wahl der
Abtastrate hängt beispielsweise
von den Anforderungen der Applikation, die in dem Empfänger läuft, ab.
Hier entspricht die niedrige Abtastrate von 2.048 MHz einem Energiesparmodus,
der von Applikationen in batteriebetriebenen Empfängern benutzt
werden kann. Alle anderen Empfänger
benutzen vorzugsweise eine hohe Samplingrate von 30.720 MHz, da
in diesem Fall keine Energieeinsparungen notwendig sind. Die Abtastrate
kann während dem
Betrieb des digitalen Basisband-LSI 2 geändert werden
gemäß sich ändernden
Verarbeitungsanforderungen des ASIC 4 oder des DSP 22.
Allgemeiner kann der IF-ADC 5 durch jeden Teil des digitalen
Basisbands LSI 2 gesteuert werden, der mit dem Verarbeiten
eines digitalen Zwischenfrequenzsignals/digitalen Basisbandsignals
betraut ist. Vorzugsweise werden der IF-ADC 5 sowie der
komplexe Mischer 6 durch den DSP 22 gesteuert.
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Das
Basisbandsignal kann in Abhängigkeit
der Schalter 11, 21 über unterschiedliche Signalpfade
dem DSP 22 zugeführt
werden. Das digitale Basisbandsignal wird vorzugsweise dem Ausgang
der dritten digitalen Downsampleeinheit 14 zugeführt, wenn
ein DAB-Radiosignal durch den analogen Eingang 3 empfangen
wird. In Abhängigkeit
der Ausgestaltung des ersten digitalen Filters 7 und der
ersten Downsampleeinheit 9 werden das dritte digitale Filter 13 und
die dritte Downsampleeinheit 14 nicht benötigt. Im
Allgemeinen wird, wenn eine niedrige Abtastrate verwendet wird,
das digitale Basisbandsignal direkt über den ersten Schalter 11 dem
zweiten Schalter 10 zugeführt, ohne dass das erste Filter 7 und
die erste Downsampleeinheit 9 durchlaufen werden. Wenn
eine hohe Abtastrate verwendet wird, wird das digitale Basisbandsignal über das
erste Filter 7 und die erste Downsampleeinheit 9 dem
zweiten Filter 10 zugeführt.
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Wenn
ein IBOC- oder ISDBT-Tn-Radiosignal empfangen werden, kann das digitale
Basisbandsignal direkt von dem Ausgang des vierten digitalen Filters 15 zu
dem DSP 22 über
den zweiten Schalter 21 geführt werden. Dieselbe Signalführung kann
benutzt werden, wenn AM- oder DRM-Radiosignale empfangen werden. Alternativ
kann, wenn AM- oder DRM-Radiosignale empfangen werden, das digitale
Basisbandsignal direkt von dem Ausgang der vierten Downsampleeinheit 18 dem
DSP 22 über
den zweiten Schalter 21 zugeführt werden. Dieselbe Signalführung kann
eingesetzt werden, wenn IBOC- oder ISDBT-Tn-Radiosignale empfangen werden.
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Im
Allgemeinen kann eine beliebige Anzahl an Abtastraten verwendet
werden. Die Beziehung zwischen zwei Abtastraten FS1, FS2 kann gegeben
sein durch FS2 = FS1/N, wobei N eine ganz Zahl ist. Wenn eine zusätzliche
Abtastrate imple mentiert ist, ist es vorteilhaft, einen zusätzlichen
entsprechenden Signalpfad zu implementieren, der jeweilige Digitalfilter
und/oder Downsampleeinheiten, die an die zusätzliche Abtastrate angepasst
sind, aufweist. Jedoch kann, wenn die Downsampleraten während des
Betriebs einstellbar sind, es möglich
sein, unterschiedliche Downsampleeinheiten in eine einzige Downsampleeinheit
zu integrieren, und die Downsamplerate der einzigen Downsampleeinheit
an die momentan eingesetzte Abtastrate anzupassen. Beispielsweise
können
die zweite und die dritte Downsampleeinheit 12, 14 zu
einer einzigen Downsampleeinheit verschmolzen werden.
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Das
fünfte
digitale Filter 15 kann auch weggelassen werden oder zwischen
der vierten Downsampleeinheit 18 und der FM-Demodulationseinrichtung 20 positioniert
werden.
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Der
dynamische Bereich des IF-ADC 5 kann in tragbaren Empfängern erhöht werden,
wenn die Anforderung, Nachbarkanalrauschen zu unterdrücken, hoch
ist, was bedeutet, dass die Abtastrate erhöht wird. Dies ermöglicht eine
hohe Digital-Nachbarkanal-Unterdrückung selbst
bei mobilen Empfängern,
da der Energieverbrauch nur während
dem Verarbeiten schwacher Radiosignale mit starken Nachbarkanälen erhöht werden
muss.
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Damit
erlaubt die Flexibilität
hinsichtlich niedrigen Energiebedarfs und einer hohen Performance
einerseits und die variable Zwischenfrequenz andererseits die Verwendung
des digitalen Basisbands LSI 2 in allen Arten von Empfängern, da
unterschiedliche Eingangs-Architekturen 3 mit unterschiedlichen
zugeordneten Zwischenfrequenzen, die für unterschiedliche Radiosysteme
benötigt
werden, sowie Energiesparaspekte berücksichtigt werden.
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Der
IF-ADC 5 weist vorzugsweise eine Auflösung von wenigstens 12 Bit
auf. Alternativ weist der IF-ADC 5 10 Bit für mobile,
portable und Welt-Empfänger
auf. In High-End-Heimempfängern
kann ein externer 12-Bit-IF-ADC 5 eingesetzt werden.
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In
Abhängigkeit
des SNR (Signal-Rausch-Verhältnis)
und Erfordernissen zur Unterdrückung
von Nachbarkanälen
kann auch ein 10-Bit-IF-ADC 5 für High-End- und Heimempfänger eingesetzt werden. Bei
hohen Erfordernissen hinsichtlich der Unterdrückung digitaler Nachbarkanäle sollte
ein IF-ADC 5 mit wenigstens 12 Bit eingesetzt werden.
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Der
komplexe Mischer 6 kann in einem digitalen Multiband Empfänger-Konzept zur
Frequenzsynchronisation digital übertragener
Signale, wie beispielsweise DAB, IBOC, ISDB-Tn oder DRM, eingesetzt
werden.
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In
der folgenden Beschreibung wird eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben, die erläutert,
wie das digitale Basisband LSI 2 ein empfangenes FM-Radiosignal
verarbeitet.
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In
einem derartigen "FM-Modus" führt der
ASIC 4 vorzugsweise eine Unterdrückung digitaler Nachbarkanäle aus.
Eine Bandbreite des vierten digitalen Filters 15 ist variabel
und kann zwischen drei oder mehreren unterschiedlichen Bandbreiten
geschaltet werden. Die Performance der Unterdrückung digitaler Nachbarkanäle hängt von
dem dynamischen Bereich des IF-ADC 5 ab. In batteriebetriebenen
Empfängern
kann die Abtastrate von einem Energiesparmodus, der vorzugsweise
einer Abtastrate von 2.048 MHz entspricht, bis auf eine Abtastrate
von 30.720 MHz erhöht
werden, was es ermöglicht,
den dynamischen Bereich des IF-ADC 5 um ungefähr 12.0
dB zu erhöhen.
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Eine
Bandbreite eines analogen Filters in dem analogen Eingang 3 (nicht
gezeigt) ist groß,
um eine Demodulation mit wenig Oberwellen-Störungen zu ermöglichen.
Im Fall starker Nachbarkanäle
mit niedrigem Frequenz-Offset kann diese Bandbreite erniedrigt werden
unter Verwendung des digitalen Filters 15 innerhalb des
ASIC 4.
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Im
Fall sehr hoher Nachbarkanäle
mit niedrigem Zentral-Frequenz-Offset kann folgendes Verfahren eingesetzt
werden, um Performance-Einschränkungen
auf Grund eines begrenzten dynamischen Bereichs des IF-ADC 5 zu
vermeiden: Im Allgemeinen kann das analoge Zwischenfrequenzsignal
um 25, 50 oder 100 kHz neu eingestellt werden. Beispielsweise wird,
wenn die analoge Zwischenfrequenz eines empfangenen Radiosignals
von 10.7 MHz auf 10.6 MHz geändert
wird, ein Nachbarkanal hoher Energie von 10.5 MHz auf 10.4 MHz geändert. Dies
bedeutet, dass der Nachbarkanal mehr zu einem Stopp-Band des analogen
Filters im analogen Eingang 3 verschoben wird, so dass
der analoge Filter den Großteil
der Energie des Nachbarkanals reduziert. Die verbleibende Energie
des Nachbarkanals ist deshalb niedrig, so dass der dynamische Bereich
des IS-ADC 5 groß genug
ist, um verbleibende Teile des Nachbarkanals und das gewünschte Signal
umzuwandeln. Wenn dementsprechend eine Frequenz des digitalen Basisbandsignals
auch auf 10.6 MHz neu eingestellt wird, so dass das gewünschte Signal
in dem Zentrum von vorzugsweise allen digitalen Filtern liegt, insbesondere
in dem Zentrum des digitalen Filters 15 mit enger Bandbreite,
das die Unterdrückung
des digitalen Nachbarkanals bewirkt. Der digitale Filter 15 unterdrückt verbleibende
Teile des Nachbarkanals. Mit diesem Verfahren ist eine starke Unterdrückung starker
Nachbarkanäle
mit niedrigem Zentrums-Frequenz-Offset möglich, selbst wenn der dynamische
Bereiche des IF-ADC 5 begrenzt ist oder die niedrige Abtastrate
in portablen Empfängern
eingesetzt wird. Weiterhin ist es möglich, dieses Verfahren zu
verwenden, wenn AM-, DRM-, DAB- und andere Radiosignaltypen verarbeitet
werden.
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Nachdem
das gefilterte digitale Basisbandsignal in der FM-Demodulationseinheit 20 des
ASIC 4 frequenzdemoduliert wurde, werden ein demoduliertes
digitales Basisbandsignal und ein FM-Hüllensignal dem DSP 22 zugeführt. Der
DSP 22 führt
Funktionen aus, wie Stereo-Demultiplexen, RDS-(Radio Data System)Dekodieren,
Rauscherkennung, und Ähnliches.
Zusätzlich
führt der
DSP 22 Stereo-Mono-Überblenden
basierend auf psychoakustischen Modellen aus.
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Wenn
das digitale Basisband LSI 2 ein digitales Basisbandsignal
verarbeitet, das durch ein AM-Radiosignal erhalten wurde, führt der
DSP 22 eine Unterdrückung
digitaler Nachbarkanäle
aus unter Verwendung einer variablen Filterbandbreite und eine kohärenten und
nicht-kohärenten
Amplituden-Demodulation. Weitere durch den DSP 22 vorzugsweise
abgedeckte Funktionalität
ist Seitenband-Demodulation (kohärent)
oder das Eliminieren von Störungen
(Träger-Unterdrückung).
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Wenn
das digitale Basisband LSI 2 ein digitales Basisband verarbeitet,
das durch ein DRM-Radiosignal erhalten wurde, führt der DSP 22 eine
Unterdrückung
digitaler Nachbarkanäle
unter Verwendung einer variablen Filterbandbreite und eine standardkonforme
digitale Demodulation sowie das Dekodieren von Diensten, die in
einem DRM-Multiplex, der in dem digitalen Basisbandsignal enthalten
ist, aus. Der erste Schritt nach der Unterdrückung benachbarter Kanäle ist eine
FFT (Fast Fourier Transformation), die ein Signal ergibt, das in
den Frequenzbereich mit hoher Auflösung transformiert ist, um
QAM-(Quadratur-Amplituden-Modulation)Rückabbilden auszuführen. Da
DRM-Symbole einen Trägerabstand
von 31.25 Hz verwenden können,
werden ein analoger Eingang 3 und ein zu dem DSP 22 führender
Signalpfad mit exzellenten Phasen-Rausch-Charakteristika benötigt.
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Wenn
der DSP 22 viel Energie benötigt, sind Komplexitäts-vs-Performance-Aus tauschprozesse
notwendig, wie beispielsweise das Austarieren der Anzahl der Iterationen
eines Dekoders unter Verwendung eines Hart-Entscheidungs-Viterbi-Algorithmus anstelle
von weichen Entscheidungen usw. Die meisten dieser Austauschprozesse
können
auch während
des Verarbeitens des digitalen Basisbands LSI 2 ohne Unterbrechung
des Verarbeitens durchgeführt
werden.
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Wenn
das digitale Basisband LSI 2 dazu verwendet wird, ein digitales
Basisbandsignal zu verarbeiten, das aus einem IBOC-Radiosignal gewonnen
wurde, ist keine Änderung
des ASIC 4 erforderlich, da derselbe Signalpfad wie in
dem AM-Modus und in dem DRM-Modus verwendet werden kann. Es wird
eine Frequenzsynchronisation ausgeführt unter Verwendung des komplexen
Mischers 6. Eine Frequenzauflösung des komplexen Mischers 6 hängt von
einer Schnittstelle von dem DSP 22 hinsichtlich des ASIC 4 ab.
Eine 16-Bit-Schnittstelle resultiert in einer Frequenzauflösung von
468.75 Hz; eine 24-Bit-Schnittstelle resultiert in einer Frequenzauflösung von
1.83 Hz und eine 32-Bit-Schnittstelle resultiert in einer Frequenzauflösung von 0,0072
Hz. Vorzugsweise wird eine 32-Bit-Schnittstelle eingesetzt. Wenn
das digitale Basisband LSI 2 ein digitales Basisbandsignal
verarbeitet, das aus einem empfangenen ISDB-Tn-Radiosignal gewonnen
wurde, kann derselbe Signalpfad, der auch zum Verarbeiten eines
IBOC-Radiosignals eingesetzt wird, benutzt werden. Dementsprechend
wird die Frequenzsynchronisation durchgeführt unter Verwendung des komplexen Mischers 6.
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Wenn
ein DAB-Radiosignal verarbeitet wird, wird das analoge Zwischenfrequenzsignal
durch den IF-ADC 5 bei einer Abtastrate von ungefähr 30.720
MHz abgetastet. Der komplexe Mischer 6 führt ein Downsampeln
auf ein komplexes Basisbandsignal und eine Frequenzsynchronisation
aus. Das digitale Basisbandsignal wird dann um einen Faktor von
ungefähr
15 mittels der ersten Downsampleeinheit 9 heruntergemischt.
Die dritte Downsampleeinheit 14 wird nicht benutzt. Die
erste Downsampleeinheit 9 weist vorzugsweise einen Abtastraten-Dezimierungsfilter
auf, der ebenso eine Unterdrückung
digitaler DAB-Nachbarkanäle ausführt.
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Im
Folgenden wird eine Tabelle bevorzugter Frequenzen analoger IF-Signale
in Verbindung mit unterschiedlichen Radiosignaltypen, Abtastraten
und Radioempfänger
angeführt:
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