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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zeitsynchronisation in einem
RDS Decoder durch Synchronisieren auf Nulldurchgänge von empfangenen RDS Datensymbolen
sowie einen RDS Decoder mit einer RDS Zeit-Rückgewinnungsschleife
gemäß diesem
Prinzip.
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Bei
FM Übertragung
wird derselbe Programmgegenstand gewöhnlich über verschiedene Frequenzen übertragen.
Moderne mobile FM Übertragungsempfänger prüfen deshalb
alternative Frequenzen um auf die Frequenz mit den besten Empfangsbedingungen
zu wechseln. Eine alternative Frequenzliste wird in dem RDS (Radio
Data System)-Datenstrom übertragen.
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Im
Falle, dass der Tuner eine alternative Frequenz mit einer besseren
Empfangsbedingung, z. B. höherer
Feldstärke
und/oder weniger Störungen
auffindet, muss der Tuner wissen, ob die alternative Frequenz dasselbe
Programm oder ob diese ein verschiedenes Programm enthält. Zu diesem
Zwecke dekodiert der Empfänger
den RDS Datenstrom der alternativen Frequenz und vergleicht dessen
Inhalt mit dem vorhergehend dekodierten RDS-Datenstrom der „gegenwärtig eingestellten" Frequenz. Abhängig von
der Vorgehensweise des Empfängers
schaltet der Empfänger
während
der Prüfzeit
des RDS-Datenstroms auf stumm oder dieser schaltet auf das Audiosignal
der alternativen Frequenz um. Beide dieser Möglichkeiten können einen
Zuhörer
stören,
da das Stummschalten hörbar
oder ein verschiedenes Signal hörbar
sein kann, falls die alternative Frequenz ein verschiedenes Programm
enthält.
In beiden Fällen
können
die Störungen
im Audiosignal durch Minimierung des Zeitintervalls zum Prüfen des
RDS Datenstroms der alternativen Frequenz minimiert werden.
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Da
eine nicht vernachlässigbare
Zeit für
die RDS Zeit-Rückgewinnungsschleife
zum Ausführen der
Zeitsynchronisation erforderlich ist, ist es eine Aufgabe der Erfindung
ein verbessertes Synchronisationsver fahren und einen verbesserten
RDS Decoder anzugeben, der gemäß dem Verfahren
betrieben werden kann.
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Weitere
Information zum Stand der Technik kann
EP 0 195 989 entnommen werden, welche
ein Verfahren zum Demodulieren eines Eingangssignals, das durch
eine binäre
Bitsequenz phasenmoduliert ist und eine hierfür vorgesehene Schaltungsanordnung
offenbart, wobei zum Demodulieren eines sogenannten RDS Signals
letzteres in jedem Fall vier Mal in einem sich kontinuierlich wiederholenden
Abtastzyklus abgetastet wird und die Abtastzeiten jedes Abtastzyklus
mit Hilfe einer Sequenz von zu dem RDS Signal synchronisierten Rechteckpulsen
auf eine derartige Weise definiert sind, dass die Abtastungen zueinander
jeweils um ein Viertel der Signalperiode phasenverschoben sind und
der erste Abtastwert näherungsweise
um eine Null des RDS Signals liegt. Die nachfolgenden geradzahlig
nummerierten Abtastwerte aller Abtastzyklen werden miteinander verglichen.
Im Falle einer fehlenden Übereinstimmung
wird der zwischenliegende ungeradzahlig nummerierte Abtastwert hinsichtlich
der Parität
mit einem oder zwei geradzahlig nummerierten Abtastwerten geprüft. Die
Ergebnisse der Überprüfung werden entsprechend
ihrer Parität
addiert oder subtrahiert und aus der Summe wird ein Synchronisationssignal für die Sequenz
von Rechteckpulsen abgeleitet. Im Falle einer Übereinstimmung der miteinander
verglichenen geradzahlig nummerierten Abtastwerte wird ermittelt,
ob diese einem einzelnen Abtastzyklus oder aufeinander folgenden
Abtastzyklen zugehörig
sind. Falls die Frequenz der die Identität des Abtastzyklus kennzeichnenden
Prüfresultate
einen bestimmten Wert überschreitet
wird die Sequenz von Rechteckpulsen um 180° phasenverschoben. Die Bitsequenz der
RDS Information in dem RDS Signal wird aus den geradzahlig nummerierten
Abtastwerten wieder hergestellt.
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Das
Verfahren zur Zeitsynchronisation in einem RDS Decoder durch Synchronisieren
auf Nulldurchgänge
in empfangenen RDS Datensymbolen gemäß der Erfindung wird im unabhängigen Anspruch
1 definiert. Ein RDS Decoder, der erfindungsgemäß auf Nulldurchgänge in empfangenen
RDS Datensymbolen synchronisiert, wird im unabhängigen Anspruch 6 definiert.
Bevorzugte Ausführungsformen
werden in den jeweils nachfolgenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm-Produkt wird in Anspruch 11
definiert.
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Die
RDS Datensymbole sind bi-Phasensymbole, wobei ein Symbol einen positiven
und einen negativen Teil wie in 4 dargestellt
enthält.
Gewöhnlich
synchronisiert eine Zeit-Rückgewinnungsschleife auf
die Nulldurchgänge
des RDS Datensymbols, was in 4 bei ungefähr 0.9ms
dargestellt ist, d. h. am Nulldurchgang in der Mitte des Datensymbols.
Ist ein Nulldurchgang durch die Zeit-Rückgewinnungsschleife gefunden,
wird der nächste
Nulldurchgang nach einer der Länge
eines RDS Datensymbols entsprechenden Zeitspanne, d. h. nach 0.842ms,
gesucht.
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Um
eine schnelle Synchronisation sicherzustellen, die zu geringeren
Störungen
in den durch den Empfänger
während
der Alternativfrequenzüberprüfung ausgegebenen
Audiosignalen führt,
wird erfindungsgemäß eine Verifikation
durchgeführt,
auf der basierend beurteilt wird, ob ein gefundener Nulldurchgang
auf den der RDS Decoder synchronisiert voraussichtlich zutreffend
ist oder nicht und der RDS Decoder wird auf einen nachfolgenden
Nulldurchgang synchronisiert, der nicht linear hinsichtlich des ermittelten
Nulldurchgangs in dem Falle ist, dass das Verifikationsergebnis
zeigt, dass der ermittelte Nulldurchgang voraussichtlich nicht zutreffend
ist.
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In
diesem Falle bedeutet eine nicht lineare Verschiebung, dass der
nächste
Nulldurchgang nicht nach einem dem RDS Datensymbol entsprechenden Zeitintervall
gesucht wird, sondern um einen Zeitpunkt während des Zeitintervalls oder
um einen hierzu hinsichtlich der Länge eines RDS Datensymbols periodischen
Zeitpunkt.
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Zum
Verifizieren ob ein ermittelter Nulldurchgang, auf den RDS Decoder
synchronisiert oder synchronisiert wird, voraussichtlich zutreffend
ist oder nicht wird erfindungsgemäß vorzugsweise das empfangene
RDS Symbol mit dem Nulldurchgang, das der Verifikation unterworfen
wird, mit wenigstens zwei Prüf-Abtastwerten
abgetastet, wobei der erste Prüf-Abtastwert
dem ermittelten Nulldurchgang um einen bestimmten Abstand vorausgeht
und der zweite Prüf-Abtastwert
dem ermittelten Nulldurchgang um einen zweiten bestimmten Abstand
nachfolgt, wonach alle Prüf-Abtastwerte
addiert werden und die sich ergebende Summe mit einem Schwellwert
verglichen wird und im Falle, dass der Absolutwert der Ergebnissumme
oberhalb des Schwellwerts liegt wird bestimmt, dass der ermittelte
Nulldurchgang voraussichtlich nicht zutreffend ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das empfangene RDS Symbol mit drei Prüf-Abtastwerten abgetastet,
wobei der dritte Prüf-Abtastwert dem
ermittelten Nulldurchgang entspricht.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform entspricht der erste
bestimmte Abstand dem zweiten bestimmten Abstand.
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Zum Überprüfen ob ein
ermittelter Nulldurchgang auf den der RDS Decoder synchronisiert
oder synchronisiert wird voraussichtlich zutreffend ist oder nicht
wird erfindungsgemäß zusätzlich zu
dem obigen Überprüfungsverfahren
ein empfangenes RDS Symbol mit wenigstens zwei Prüf-Abtastwerten
abgetastet, wobei der erste Prüf-Abtastwert
dem ermittelten Nulldurchgang entspricht und der zweite Prüf-Abtastwert
dem erwarteten weiteren Nulldurchgang des empfangenen RDS Symbols
entspricht, beide Prüf-Abtastwerte werden
miteinander verglichen und im Falle, dass der Absolutwert des ersten Prüf-Abtastwerts
des ermittelten Nulldurchgangs oberhalb des Absolutwerts des Prüf-Abtastwerts
des weiteren Nulldurchgangs ist, wird bestimmt, dass der ermittelte
Nulldurchgang voraussichtlich nicht zutreffend ist.
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Die
nicht lineare Verschiebung hinsichtlich des ermittelten Nulldurchgangs
wird gemäß der Erfindung
vorzugsweise durch Suchen des nächsten Nulldurchgangs
um einen Zeitpunkt von 0.5 oder n + 0.5 RDS Symbolen nach dem ermittelten
Nulldurchgang durchgeführt,
wobei n eine positive ganze Zahl ist.
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Da
erfindungsgemäß eine schnellere
korrekte Synchronisation im Vergleich zur Dauer für eine derartige
korrekte Synchronisation bekannter Art sichergestellt werden kann,
werden die hörbaren
Störungen
während
der Überprüfung der
alternativen Frequenz minimiert. Des Weiteren kann der RDS Datenstrom
schneller ausgewertet werden, was z.B. zu einer schnelleren Darstellung
des Sendernamens auch während
gewöhnlichem
Betrieb führt.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen
in Zusammenhang mit den begleitenden Figuren ersichtlich:
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1 zeigt
ein RDS Datensymbol, bei dem Prüf-Abtastwerte
gemäß der Erfindung
gekennzeichnet sind;
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2 zeigt
ein RDS Signal mit verschiedenen RDS Datensymbolen einschließlich der
Nulldurchgänge,
die für
die Synchronisation verwendet werden, falls der RDS Decoder korrekt
von Anfang an synchronisiert wird;
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3 zeigt
ein RDS Signal mit verschiedenen RDS Datensymbolen einschließlich der
Nulldurchgänge,
die für
die Synchronisation gemäß der Erfindung
verwendet werden, falls der RDS Decoder zunächst auf den falschen Nulldurchgang
synchronisiert wurde;
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4 zeigt
ein RDS Datensymbol;
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5 zeigt
ein beispielhaftes RDS Signal einschließlich verschiedener RDS Datensymbole; und
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6 zeigt
die Nulldurchgänge,
die zur Synchronisation in einem bekannten RDS Decoder verwendet
werden, der zunächst
auf die falschen Nulldurchgänge
synchronisiert wird.
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Ein
beispielhaftes RDS Datensymbol ist in 4 dargestellt.
Ein beispielhaftes RDS Signal mit verschiedenen RDS Datensymbolen
ist in 5 dargestellt. Ab dem Zeitpunkt t von 10 bis 16ms
sind alle RDS Datensymbole regulär
und somit wird in diesem Zeitintervall ein Sinus-ähnliches
Signal mit regulären positiven
und negativen Amplituden mit näherungsweise
7 RDS Datensymbolen gezeigt. Nach dem Zeitpunkt t=16ms sind 2 irreguläre RDS Datensymbole
dargestellt, wonach sich ab dem Zeitpunkt t=17.7ms die von 10 bis
16ms gezeigten regulären RDS
Datensymbole fortsetzen.
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Ein
bekannter RDS Decoder sucht nach dem ersten aufzufindenden Nulldurchgang
und synchronisiert auf diesen durch Ausschau nach dem nachfolgenden
Nulldurchgang nach näherungsweise
einer der Länge
eines RDS Datensymbols entsprechenden Zeitspanne. Da die RDS Datensymbole
biphasige Symbole sind, die regulär übertragen werden, besteht jedes
dieser Symbole prinzipiell aus zwei Nulldurchgängen. Somit ist es möglich, dass – abhängig von
den übertragenen
Daten- die Zeit-Rückgewinnungsschleife
auf die falschen Nulldurchgänge
synchronisiert.
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6 zeigt
einen derartigen Fall für
einen bekannten RDS Decoder. 6 zeigt
dasselbe wie in 5 dargestellte Signal, jedoch
sind die zur Synchronisation herangezogenen Nulldurchgänge zusätzlich über Diamant-Symbole gekennzeichnet.
Da im Zeitintervall von 10 bis 16ms das RDS Signal regulär ist, können die
korrekten Nulldurchgänge,
die den nicht durch Diamant-Symbole gekennzeichneten Nulldurchgängen entsprechen,
von der Zeit-Rückgewinnungsschleife
nicht von den falschen Nulldurchgängen unterschieden werden,
welche mit den Diamant-Symbolen gekennzeichnet sind und auf die
der RDS Decoder in diesem Beispiel synchronisiert wird. Der RDS
Decoder detektiert den letzten regulären Nulldurchgang bei ungefähr 15.4ms
und sucht danach den nächsten
Nulldurchgang bei 16.3ms und erhält
einen Amplitudenwert von ungefähr
0.1. Ein RDS Datensymbol später
wird ein Amplitudenwert von ungefähr –0.1 erhalten, wonach in einem
entsprechenden Abstand von einem RDS Datensymbol eine Amplitude
von 0 nachfolgend erhalten wird, da die RDS Datensymbole ab 17.7ms
wieder regulär sind.
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Wie
oben erläutert,
stellt die Zeit-Rückgewinnungsschleife
im Zeitintervall von 10 bis 16ms nicht fest, dass die Synchronisation
falsch ist, da alle während
dieser Zeitspanne erhaltenen Amplitudenwerte an den ermittelten
Nulldurchgängen
Null sind. Die zu den Zeitpunkten 16.4ms und 17.3ms erhaltenen Werte
enthalten hohe Absolutwerte. Abhängig
vom Design der Zeit-Rückgewinnungsschleife
und der übertragenen
Daten erkennt die Zeit-Rückgewinnungsschleife
nicht, dass diese falsch synchronisiert ist, da lediglich zwei Werte
verschieden von Null sind. Ebenso ist im Falle, dass die falsche
Synchronisation erkannt wird eine große Zeitspanne zum erneuten
Synchronisieren auf die korrekten Nulldurchgänge erforderlich, da die hohen
Werte des Nulldurchgangssignals zu den Zeitpunkten 16.4ms und 17.3ms
in dem Schleifenfilter der Rückgewinnungsschleife
auf einen Gesamtwert von 0 integriert werden, der das Problem der
Synchronisation auf den falschen Nulldurchgang verstärkt.
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Im
Gegensatz hierzu weist der erfindungsgemäße RDS Decoder eine Rückgewinnungsschleife auf,
die einen nicht linearen Vorgang zum schnellen Synchronisieren auf
die korrekten Nulldurchgänge
im Falle eines detektierten Fehlers ermöglicht.
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Gemäß der nachfolgend
beispielhaft beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
jedes RDS Symbol mit drei Abtastwerten abge tastet wie in 1 durch
die Diamant-Symbole für
die Abtastwerte innerhalb eines RDS Datensymbols gezeigt ist, wobei
das RDS Datensymbol dem in 4 gezeigten
Datensymbol entspricht.
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Die
Rückgewinnungsschleife
wird im Allgemeinen wie eine bekannte Rückgewinnungsschleife betrieben,
außer
dem Umstand, dass alle in 1 gezeigten
drei Abtastwerte addiert werden und eine Ergebnissumme mit einem
Schwellwert zum Überprüfen verglichen
wird, ob die ermittelten Nulldurchgänge zutreffend sind. Die in 1 gekennzeichneten
Abtastwerte entsprechen einem ersten Prüf-Abtastwert ungefähr ¼ RDS Datensymbol
vor dem ermittelten Nulldurchgang, dem ungefähr ¼ RDS Datensymbol nach dem
ermittelten Nulldurchgang zweiten Prüf-Abtastwert und dem dritten
Prüf-Abtastwert am ermittelten
Nulldurchgang. Wir vorhergehend erläutert, wird die Summe aller
drei Prüf-Abtastwerte sodann
mit einem Schwellwert verglichen. Im Falle, dass eine Synchronisation
zutreffend ist, ist die Summe dieser drei Prüf-Abtastwerte während der
ganzen Zeit aufgrund der bi-phasigen Struktur der RDS Datensymbole
näherungsweise
Null, falls die Zeitdifferenz vom ersten bis dritten Abtastwert
derjenigen vom dritten zum zweiten Abtastwert entspricht. Im Falle,
dass die oben erwähnte
Summe den Schwellwert überschreitet,
führt die
Rückgewinnungsschleife eine
nicht lineare Verschiebung der Abtastzeit des nachfolgend erwarteten
und für
die Synchronisation verwendeten Nulldurchgangs, d. h. eine RDS Datensymbollänge nach
dem ermittelten Nulldurchgang, zum nächsten zutreffenden Nulldurchgang
oder einem dem nächsten
zutreffenden Nulldurchgang um ein oder mehrere RDS Datensymbollängen nachfolgenden
Nulldurchgang durch.
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2 kennzeichnet
die Nulldurchgänge,
die bei einem RDS Decoder mit von Anfang des Signals an korrekter
Synchronisation abgetastet werden, wobei das Signal ebenso wie 5 dargestellt
ist. Die abgetasteten Nulldurchgänge
beginnen mit dem ersten Nulldurchgang nach t=10ms und einem entsprechend
danach abgetasteten Nulldurchgang nach einer Länge eines RDS Datensymbols.
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In
diesem Fall arbeitet die RDS Rückgewinnungsschleife ähnlich zu
derjenigen eines bekannten RDS Decoders.
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3 kennzeichnet
die Nulldurchgänge,
die durch den erfindungsgemäßen RDS
Decoder abgetastet werden, falls der Decoder zuerst auf falsche Nulldurchgänge für dasselbe
wie in 5 dargestellte Signal synchronisiert wird, d.
h. hier wird ein zur 6 und deren Beschreibung vergleichbarer
Fall dargestellt.
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Die
Abtastwerte der Nulldurchgänge
von 10 bis 16ms stimmen mit den in 6 gekennzeichneten
Abtastwerten überein.
Jedoch weist die Summe aller Prüf-Abtastwerte
zum Zeitpunkt t=16.4ms einen hohen Wert auf. Somit ermöglicht die
Summe der drei Abtastwerte eine leichte Unterscheidung zwischen
einer zutreffenden Synchronisation und einer Synchronisation auf
falsche Nulldurchgänge
und die Rückgewinnungsschleife
führt erfindungsgemäß eine nicht
lineare Verschiebung der Abtastzeit zum nächsten Nulldurchgang durch.
Die Abtastzeit des Nulldurchgangs wird von t=16.3ms auf t=17.7ms
in einem Schritt verschoben. Alternativ hierzu wäre eine Verschiebung auf t=16.8ms
oder um mehr als eine RDS Datensymbol-länge nach diesem Zeitpunkt ebenso
möglich.
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Wie
oben erwähnt
können
anstatt der Verwendung aller drei Prüf-Abtastwerte lediglich die zwei Prüf-Abtastwerte
vor und nach dem ermittelten Nulldurchgang zur Unterscheidung zwischen
einer zutreffenden Synchronisation und einer Synchronisation auf
falsche Nulldurchgänge
verwendet werden.
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Zusätzlich zu
dem oben beschriebenen Vergleich der zwei oder drei Prüf-Abtastwerte mit einem Schwellwert
ist es möglich,
den Prüf-Abtastwert
des ermittelten Nulldurchgangs mit einem Prüf-Abtastwert des erwarteten
weiteren Nulldurchgangs des RDS Datensymbols zu vergleichen, um
eine nicht lineare Verschiebung der Abtastzeit auf den nächsten Nulldurchgang
durchzuführen,
falls der Wert des Prüf-Abtastwerts
des ermittelten Nulldurchgangs einen höheren Absolutwert als derjenige
des Prüf-Abtastwerts
des erwarteten weiteren Nulldurchgangs aufweist. In diesem Falle
wird im Wesentlichen ein Vergleich der in 2 und 6 gezeigten
Abtastwerte zur Überprüfung durchgeführt, ob
die Synchronisation zutreffend ist oder nicht. Aufgrund von Rauschen,
das in dem Signal enthalten sein kann, ist ein Vergleich eines Prüf-Abtastwertes
mit einem Schwellwert zur Unterscheidung zwischen einer zutreffenden
Synchronisation und einer Synchronisation auf den falschen Nulldurchgang
nicht vorteilhaft.
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Danach
wird nach den nächsten
Nulldurchgängen
nach der Länge
eines RDS Datensymbols gesucht.
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Somit
wird ein RDS Decoder für
FM Übertragung
beschrieben, der eine schnelle Synchronisation durch die Zeit-Rückgewinnungsschleife
des RDS Decoders ermöglicht.
Die schnelle Synchronisation der RDS Zeit-Rückgewinnungsschleife
führt zu
geringeren Störungen
in dem Audiosignal in einzelnen mobilen Tuner FM Radios, die verschiedene
Frequenzen prüfen.
Um eine schnelle Synchronisation zu ermöglichen wird überprüft, ob ein
ermittelter Nulldurchgang auf den der RDS Decoder synchronisiert
oder synchronisiert wird voraussichtlich zutreffend ist oder nicht
und der RDS Decoder wird auf einen nachfolgenden Nulldurchgang synchronisiert,
was eine nicht lineare Verschiebung hinsichtlich des ermittelten Nulldurchgangs
ist, falls die Überprüfung ergibt,
dass der ermittelte Nulldurchgang voraussichtlich nicht zutreffend
ist.