DE69531988T2

DE69531988T2 - Entzerrungsverfahren für am verträglichen digital rundfunkempfänger

Info

Publication number: DE69531988T2
Application number: DE69531988T
Authority: DE
Inventors: J. Mark DAPPER; J. Michael GEILE; W. Barry CARLIN
Original assignee: Ibiquity Digital Corp
Current assignee: Ibiquity Digital Corp
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-12-12
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2015-12-13
Also published as: EP0752177A1; WO1996023374A1; EP0752177B1; US5559830A; TW282600B; DE69531988D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft den Rundfunk und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Entzerren des demodulierten Signals in einem Empfänger für ein amplitudenmoduliertes kompatibles digitales Rundsendesystem.
2. BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN SACHSTANDES
Das Interesse an der Möglichkeit digital kodierte Audiosignale rundum auszusenden hat beständig zugenommen, um eine verbesserte Audio-Wiedergabetreue bereitzustellen. Mehrere Ansätze sind vorgeschlagen worden.
Die US 5,278,826 beschreibt ein Rundfunksystem zum Übertragen und Empfangen eines zusammengesetzten Signals, das aus einem analogen FM Signal und einem digitalen mehrträgermoduliertem Signal besteht. Das zusammengesetzte Signal umfasst einen einzelnen nicht modulierten Pilotton und ein Mehrton-QPSK-moduliertes Signal, bei dem jeder der Töne so konstruiert ist, dass er mit dem Pilotton phasenkohärent ist. In dem Empfänger werden der Pilotton und das Mehrton-QPSKmodulierte Signal aus dem zusammengesetzten Signal extrahiert und das QPSK modulierte Signal wird kohärent demoduliert, unter Verwendung des Pilottons, um das digitalisierte Programmmaterial zu extrahieren.
In der WO 85/05748 ist ein System zum Übertragen eines zusammengesetzten Signals, welches eine Datenübertragungs-Signalkomponente und eine AM Rundsendesignal umfasst, offenbart. Der Pegel der Datensignalkomponente wird zu einer Funktion des Modulationspegels gemacht, so dass das Datensignal von dem Programmmaterial maskiert wird. Die Datenübertragungsrate wird reduziert, wenn der Pegel der Rundsendesignalkomponente verringert wird.
Die WO 83/02533 beschreibt ein Kommunikationssystem, welches einem digitalen Datensignal ermöglicht gleichzeitig mit einem Kommunikationsmediumsignal übertragen zu werden. Das Datensignal wird in Signale mit einer sehr geringen Mehrfrequenz umgewandelt, die aus Grundfrequenzen und Harmonischen bestehen, die die Kommunikationsbandbreite überspannen. Weil eine Anzahl von Frequenzen für jedes Datensignal verwendet werden, kann der Signalpegel der Datensignale relativ zu dem Kommunikationsmediumsignal auf einen Pegel stark unterdrückt werden, so dass keine wahrnehmbare Verschlechterung des Kommunikationsmediumsignals vorhanden ist. Synchrone Detektoren werden verwendet, um die gesendeten Datensignale wieder einzufangen und zu regenerieren.
Die US 5,0257,786 beschreibt einen Quadratur-AM-Wellendemodulator, der einen festen Entzerrer mit einem ersten und zweiten Bandpassfilter umfasst. Das erste Filter gibt eine Gleichphasenkomponente in Bezug auf eine Trägerwelle für das Empfangssignal aus und das zweite Filter gibt eine Quadraturkomponente in Bezug auf die Trägerwelle aus. Ein Vektormultiplikationsabschnitt ist vorgesehen, um eine Vektormultiplikation zwischen einem Vektor, der Ausgänge der ersten und zweiten Filter als zwei Komponenten aufweist, und einem anderen Vektor, der zwei Referenztägerwellen in Quadratur zueinander als zwei Komponenten aufweist, auszuführen.
Ein anderer derartiger Ansatz, der in dem United States Patent No. US 5 588 022 aufgeführt ist, die dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen ist, lehrt ein Verfahren zum gleichzeitigen Rundsenden von analogen und digitalen Signalen in einem standardmäßigen AM Rundsendekanal. Ein amplitudenmoduliertes Funkfrequenzsignal mit einem ersten Frequenzspektrum wird ausgesendet (abgestrahlt). Das amplitudenmodulierte Funkfrequenzsignal umfasst einen ersten Träger, der von einem analogen Programmsignal moduliert wird. Gleichzeitig werden eine Vielzahl von digital modulierten Trägersignalen innerhalb einer Bandbreite ausgesendet, die das erste Frequenzspektrum umfasst. Jedes der digital modulierten Trägersignale wird von einem Abschnitt eines digitalen Programmsignals moduliert. Eine erste Gruppe der digital modulierten Trägersignale liegt innerhalb des ersten Frequenzspektrums und wird in Quadratur zu dem ersten Trägersignal moduliert. Zweite und dritte Gruppen der digital modulierten Trägersignale liegen außerhalb des ersten Frequenzspektrums und werden sowohl gleichphasig als auch in Quadratur zu dem ersten Trägersignal moduliert. Sowohl die Träger als auch die Empfänger sind in Übereinstimmung in diesem Verfahren vorgesehen.
Die Wellenform in dem AM kompatiblen digitalen Audio-Rundsendesystem, das in dem United States Patent No. US 5 588 022 beschrieben wird, ist formuliert worden, um einen optimalen Datendurchsatz für das digitale Signal bereitzustellen, während ein Nebensprechen in den analogen AM Kanal vermieden wird. Mehrere Träger werden mit Hilfe einer orthogonalen Frequenzteilungs-Multiplexierung (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) verwendet, um die kommunizierte Information zu tragen. Das empfangene Mehrträgersignal erfordert eine Entzerrung bei Anwesenheit von dynamischen Kanalantwortvariationen. Mit einer derartigen Entzerrung würde ein sehr verzehrtes Signal erfasst werden und die digitale Rundsendesignalinformation würde nicht wieder herstellbar sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Entzerrungsstruktur der vorliegenden Erfindung verbessert die Wiederherstellbarkeit der digitalen Audio- und Sendesignalinformation. Der Entzerrer (Equalizer) umfasst eine Einrichtung zum Empfangen der AM kompatiblen digitalen Audio-Rundsendewellenform und zum Speichern von dieser Wellenform als einen Wellenformvektor. Der Equalizer verarbeitet dann diese Wellenform durch Multiplikation des Wellenformvektors mit einem Entzerrungsvektor. Dieser Entzerrungsvektor umfasst eine Vielzahl von Entzerrrkoeffizienten, wobei jeder der Koeffizienten zu Anfang auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird. Der Entzerrer vergleicht dann jeden Ort des verarbeiteten Wellenformvektors mit einem gespeicherten Wellenformvektor. Der Entzerrer wählt als das Signal denjenigen Vektorort, der am nächsten zu dem gespeicherten Wellenformvektor ist. Vorzugsweise umfasst der Entzerrer eine Einrichtung zum Aktualisieren der Entzerrerkoeffizienten unter Verwendung des Wellenformvektors, des verarbeiteten Wellenformvektors, und des gespeicherten Wellenformvektors, um eine Immunität gegenüber Rauschen bereitzustellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ergibt sich näher für Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet durch Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Die Figur ein Blockdiagramm der adaptiven Entzerrerarchitektur, die in Übereinstimmung mit dieser Erfindung bereitgestellt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Diese Erfindung stellt ein System zum adaptiven Entzerren eines amplitudenmodulierten kompatiblen digitalen Audio-Rundsendesignals (Audio-Rundfunksignals) bereit. Die bevorzugte Implementierung zum Entzerren der digitalen Audio-Rundfunkwellenform ist in der Figur dargestellt, die einen Entzerrer (Equalizer) 10 zeigt. Der Entzerrer 10 arbeitet mit dem Signal, das von dem Empfängerdetektor empfangen wird, der nicht gezeigt ist, um Verzerrungen in dem empfangenen Signal zu minimieren.
In der bevorzugten Detektorimplementierung, wie in dem Patent No. US 5 588 022 diskutiert, welches dem Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, wird die empfangene Information in der Frequenzdomäne mit Hilfe einer schnellen Fourier-Transformation erzeugt. Diese Frequenzdomäneninformation wird an dem Equalizer 10 als ein Frequenzdomänenvektor 12 dargeboten. Jeder Block der Frequenzdomäneninformation wird in einem Speicherfeld 14 als das Signal S_I(ω) gespeichert. Dieser Speicherungsfeldvektor 14 wird mit einer Vielzahl von Entzerrerkoeffizienten 16 multipliziert. Das sich ergebende Produkt dieser Multiplikation ist ein entzerrtes Signal 18, welches mit S₀(ω) dargestellt wird.
Ein Satz von exakten Werten ist a priori in dem Entzerrer 10 bekannt und mit diesen kann jeder Vektorort des entzerrten Signals S₀(ω) verglichen werden. Der ideale Wert, der am nächsten zu demjenigen ist, der in dem Vektorort beschrieben wird, wird als der tatsächliche Signalwert gewählt. Der Vektor von Entscheidungen wird in dem Entscheidungsfeld 20 gespeichert, das S_D(ω) bildet. Unter Verwendung des empfangenen Signals S_I(ω), des entzerrten Signals S₀(ω) und des Entscheidungsfelds S_D(ω) berechnet ein Entzerrerkoeffizienten-Abschätzer 22 eine Koeffizientenabschätzung 26. Um eine Immunität gegenüber Rauschen bereitzustellen aktualisiert ein Koeffizientenaktualisierungsprozessor 24 Entzerrerkoeffizienten 16. Die Rate der Koeffizientenaktualisierung bestimmt die Entzerrungsrauschimmunität und die Konvergenzrate. Koeffizienten in unterschiedlichen Teilen des Bands können bei unterschiedlichen Raten aktualisiert werden, und zwar in Abhängigkeit von der Kenntnis des Verzerrungsmechanismus.
In der voranstehenden Spezifikation sind bestimmte bevorzugte praktische Vorgehensweisen und Ausführungsformen dieser Erfindung aufgeführt worden, jedoch sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche anders umgesetzt werden kann.

Claims

Entzerrer (10) zum Erzeugen eines Ausgangssignals in einem Empfänger, der in einem amplitudenmodulierten kompatiblem digitalen Rundfunksystem vorgesehen ist, gekennzeichnet durch umfassend: a. eine Einrichtung (14) zum Empfangen einer amplitudenmodulierten kompatiblen digitalen Rundfunkwellenform und Speichern der Wellenform als einen Wellenformvektor (12) in der Frequenzdomäne; b. eine Einrichtung zum Verarbeiten der Wellenform (12) durch Multiplizieren des Wellenformvektors (12) mit einem Entzerrungsvektor, wobei der Entzerrungsvektor eine Vielzahl von Entzerrerkoeffizienten (16) umfasst, wobei die Entzerrerkoeffizienten (16) anfänglich auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden; c. einen Einrichtung zum Vergleichen jedes Orts des verarbeiteten Wellenvektors (18) mit einem gespeicherten Wellenformvektor (20) und Wählen desjenigen Vektororts, der näher zu dem gespeicherten Wellenformvektor (20) ist, als das Signal; und d. eine Einrichtung zum Aktualisieren der Entzerrerkoeffizienten (16) unter Verwendung des Wellenformvektors (12), des verarbeiteten Wellenformvektors (18) und des gespeicherten Wellenformvektors (20).
Entzerrer (10) nach Anspruch l, wobei die Einrichtung zum Aktualisieren der Entzerrerkoeffizienten (16) die Koeffenzienten (16) individuell modifiziert.
Verfahren zum Entzerren einer amplitudenmodulierten kompatiblen digitalen Rundfunkwellenform, gekennzeichnet durch umfassend die folgenden Schritte: a. Empfangen einer amplitudenmodulierten kompatiblen digitalen Rundfunkwellenform und Speichern der Wellenform als einen Wellenformvektor (12) in der Frequenzdomäne; b. Verarbeiten der Wellenform (12) durch Multiplizieren des Wellenformvektors (12) mit einem Entzerrungsvektor, wobei der Entzerrungsvektor eine Vielzahl von Entzerrerkoeffizienten (16) umfasst, wobei die Entzerrerkoeffizienten (16) anfänglich auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden; c. Vergleichen jedes Orts des verarbeiteten Wellenformvektors (18) mit einem gespeicherten Wellenformvektor (20) und Wählen desjenigen Vektororts, der näher zu dem gespeicherten Wellenformvektor (20) ist, als das Signal; und d. Aktualisieren der Entzerrerkoeffizienten (16) unter Verwendung des Wellenformvektors (12), des verarbeiteten Wellenformvektors (18) und des gespeicherten Wellenformvektors (20).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Entzerrerkoeffizienten (16) individuell modifiziert werden.