DE69814565T2 - RECEIVER WITH A SIMPLIFIED SAMPLE RATE CONVERTER - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger mit einem ersten Filter zum Ableiten eines ersten Signals mit einer ersten Abtastfrequenz von einem Eingangssignal, und mit einem zweiten Filter zum Ableiten eines zweiten Signals mit einer zweiten Abtastrate von dem ersten Signal.The present invention relates focus on a recipient with a first filter for deriving a first signal with a first sampling frequency from an input signal, and with a second Filter for deriving a second signal at a second sampling rate from the first signal.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Abtastratenumsetzer zum Umsetzen eines ersten Signals mit einer ersten Abtastrate in ein zweites Signal mit einer zweiten Abtastrate.The invention also relates to a sampling rate converter for converting a first signal with a first sampling rate into a second signal with a second Sampling rate.
Ein Empfänger gemäß der Einleitung ist aus der US-amerikanischen Patentschrift Nr. 5.058.107 bekannt.A recipient according to the introduction is from the U.S. Patent No. 5,058,107 known.
Derartige Empfänger können zum Empfangen von (digitalen) Rundfunksignalen, z. B. digitalen Audio- und Videosignalen (DAB und DVB), benutzt werden. In einem derartigen Empfänger wird das HF-Signal am Eingang in ein digitales Signal umgewandelt, nachdem es zu einem Signal mit einer Frequenz heruntergewandelt wurde, die wesentlich geringer ist als die Frequenz des HF-Signals. Die Umsetzung des analogen Signals in ein digitales Signal erfolgt durch einen Analog-Digital-Umsetzer, der das analoge Signal mit einer ersten Abtastrate abtastet und es in ein digitales Signal mit der genannten ersten Abtastrate umsetzt. Im Allgemeinen liegt die erste Abtastfrequenz fest, und ihr Wert so gewählt wird, dass dem Abtasttheorem entsprochen wird.Such receivers can be used to receive (digital) Broadcast signals, e.g. B. digital audio and video signals (DAB and DVB) can be used. In such a receiver after converting the RF signal at the input into a digital signal it was converted down to a signal with a frequency that is significantly lower than the frequency of the RF signal. The implementation the analog signal into a digital signal is done by a Analog-to-digital converter of the analog signal with a first Sampling rate and samples it into a digital signal with the said implemented the first sampling rate. Generally the first sampling frequency is firm, and so chosen their value is that the sampling theorem is met.
In Empfängern für digitale Signale ist es praktisch, das digitale Signal mit einer zweiten Abtastrate zu verarbeiten, die ein Vielfaches der Zeichengeschwindigkeit des empfangenen Signals beträgt. Diese Verarbeitung kann die Filterung mit einem sogenannten Halb-Nyquist-Filter umfassen. Um dies so durchführen zu können, muss das Signal mit der ersten Abtastrate in ein Signal mit einer zweiten Abtastrate umgewandelt werden. Um ein sogenanntes Aliasing zu vermeiden, wird der erste Filter zum Filtern des ersten Signal auf eine solche Weise angeordnet, dass das Abtasttheorem für das zweite Signal immer noch erfüllt wird. Wenn die zweite Abtastrate wesentlich geringer ist als die erste Abtastrate, hat der erste Filter einen sehr schmalen Übergangsbereich, in dem die Abschwächung des ersten Filters von dem niedrigen Wert im Durchlassbereich auf den hohen Wert im Sperrbereich zunimmt. Ein derartiger schmaler Übergangsbereich erfordert einen recht komplexen Filter.In digital signal receivers, it is convenient to process the digital signal at a second sampling rate, which is a multiple of the character speed of the received signal is. This processing can be done by filtering with a so-called half-Nyquist filter include. To do this to be able the signal with the first sampling rate must be converted into a signal with a second sampling rate can be converted. So-called aliasing To avoid, the first filter is used to filter the first signal arranged in such a way that the sampling theorem for the second Signal still met becomes. If the second sampling rate is significantly lower than that first sampling rate, the first filter has a very narrow transition range, in which the weakening of the first filter from the low value in the pass band the high value in the restricted area increases. Such a narrow transition area requires a fairly complex filter.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, einen Empfänger gemäß der Einleitung zu schaffen, bei dem die Komplexität des ersten Filters erheblich reduziert wurde.The present invention has Task, a recipient according to the introduction to create the complexity of the first filter significantly was reduced.
Der erfindungsgemäße Empfänger ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die obere Grenze des Übergangsbereiches des ersten Filters größer ist als die Hälfte der zweiten Abtastrate und kleiner als die Differenz zwischen der zweiten Abtastrate und der genannten Grenzfrequenz des zweiten Filters.The receiver according to the invention is therefore characterized in that that the upper limit of the transition area of the first filter is larger than half the second sampling rate and less than the difference between the second sampling rate and the mentioned cutoff frequency of the second filter.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der zweite Filter keine Signale mit einer Frequenz zwischen der Grenzfrequenz des zweiten Filters und der Differenz zwischen der zweiten Abtastrate und der genannten Grenzfrequenz unterdrücken muss, weil in dem genannten Frequenzbereich keine Signale vom zweiten Filter weitergeleitet werden. Es ist daher möglich, dass die obere Grenze des Übergangsbereichs größer ist als die Hälfte der zweiten Abtastrate, ohne dass es dabei zu Aliasing kommt.The present invention is based on the realization that the second filter does not have signals with a Frequency between the cutoff frequency of the second filter and the Difference between the second sampling rate and the mentioned cutoff frequency suppress must, because no signals from the second Filters are forwarded. It is therefore possible that the upper limit the transition area is bigger than half the second sampling rate without aliasing.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abtastrate eine Vielzahl von möglichen Abtastraten umfasst, und dass die obere Grenze des Übergangsbereichs des ersten Filters größer ist als die Hälfte von mindestens einer aus der Vielzahl der Abtastraten, und kleiner als die Differenz zwischen dem kleinsten der möglichen Werte der zweiten Abtastrate und der genannten Grenzfrequenz des zweiten Filters für den kleinsten der möglichen Werte der zweiten Abtastrate.One embodiment of the invention is characterized in that the second sampling rate is a variety of possible Sampling rates include, and that the upper limit of the transition range of the first filter is larger than half of at least one of the plurality of sample rates, and less than the difference between the smallest of the possible values of the second sampling rate and the mentioned cutoff frequency of the second filter for the smallest the possible Second sampling rate values.
In einigen Empfängern kann die Zeichengeschwindigkeit unterschiedliche Werte haben. Beispiele sind Sprachband-Modems für Festnetze oder in der digitalen Fernsehtechnik (digital video broadcasting, DVB) benutzte Empfänger. In letzteren kann die Zeichengeschwindigkeit zwischen 1 Mbaud und 45 Mbaud variieren. Die zweite Abtastrate muss daher entsprechend angepasst werden. Durch die Wahl des Übergangsbereichs entsprechend dem oben genannten Konzept der Erfindung erhält man einen einzigen Filter, der alle Zeichengeschwindigkeiten verarbeiten kann.In some receivers, the speed of the characters have different values. Examples are voice band modems for fixed networks or in digital television technology (digital video broadcasting, DVB) used receivers. In the latter the drawing speed can be between 1 Mbaud and 45 Mbaud vary. The second sampling rate must therefore be appropriate be adjusted. By choosing the transition area accordingly the above concept of the invention gives a single filter, that can handle all drawing speeds.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abtastrate eine weitere Vielzahl von Abtastraten mit Werten umfasst, die höher sind als die Werte der Vielzahl von Abtastfrequenzen; dass die Transferfunktion des ersten Filters einen Wert von H(f) hat, wenn die Abtastrate eine aus der Vielzahl von Abtastraten aufweist, und dass die Transferfunktion des zweiten Filters auf einen Wert von H(0) – ½{H(f – fABTAST/2) + H(f + fABTAST/2)} geschaltet wird, wenn die tatsächliche Abtastfrequenz gleich einer aus der weiteren Vielzahl von Abtastraten ist.A further embodiment of the invention is characterized in that the second sampling rate comprises a further plurality of sampling rates with values that are higher than the values of the plurality of sampling frequencies; that the transfer function of the first filter has a value of H (f) when the sampling rate has one of the plurality of sampling rates, and that the transfer function of the second filter has a value of H (0) - ½ {H (f - f SAMPLE / 2 ) + H (f + f SAMPLE / 2 )} is switched when the actual sampling frequency is equal to one of the further plurality of sampling rates.
Je größer die Anzahl der möglichen Werte der zweiten Abtastrate ist, desto steiler muss der erste Filter sein, was eine vermehrte Komplexität des Filters zur Folge hat. Es kann daher vorteilhaft sein, verschiedene Filterkoeffizienten für die weitere Vielzahl von Abtastraten zu benutzen. Eine praktische Möglichkeit, diese verschiedenen Filterkoeffizienten zu erhalten, besteht darin, einige der Filterkoeffizienten des ersten Filters zu invertieren und den mittleren Koeffizienten des Filters von 1 zu subtrahieren.The greater the number of possible Values of the second sampling rate, the steeper the first filter must be, which is an increased complexity of the filter. It can therefore be advantageous to use different filter coefficients for the to use a wide variety of sampling rates. A practical way to get these different filter coefficients is to to invert some of the filter coefficients of the first filter and subtract the average coefficient of the filter from 1.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filter ein Time-Sharing-Filtermittel zum Durchführen einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Operationen zur Filterung und Abtastratenreduzierungen enthält, wobei jede der genannten aufeinander folgenden Operationen zur Filterung und Abtastratenreduzierung basierend auf dem Ergebnis der vorhergehenden Operation zur Filterung und Abtastratenreduzierung durchgeführt wird.A further embodiment of the invention is characterized in that the first filter is a time sharing filter means for performing a plurality of successive filtering operations and includes sample rate reductions, each of said successive filtering and sample rate reduction operations being performed based on the result of the previous filtering and sample rate reduction operation.
Eine praktische Möglichkeit zur Realisierung des ersten Filters ist eine Kaskade von Filterabschnitten und Dezimatoren. Da der erforderliche Rechenaufwand bei jeder Stufe abnimmt, wird es möglich, einen Filter im Zeitmultiplex zu benutzen, um alle Filteroperationen durchzuführen. Wenn z. B. Dezimatoren mit einem Dezimationsfaktor von 2 verwendet werden, ist der erforderliche Rechenaufwand für jede Stufe um einen Faktor 2 geringer als für die vorhergehende Stufe. Wenn ein Filter mit einer Rechengeschwindigkeit verwendet wird, die das doppelte der für die erste Filterstufe erforderlichen Rechengeschwindigkeit beträgt, kann jede beliebige Anzahl von Filterstufen realisiert werden.A practical way of realizing it the first filter is a cascade of filter sections and decimators. As the computational effort required decreases at each level it possible to use a filter in time multiplex to do all filtering operations perform. If e.g. B. decimators with a decimation factor of 2 are used the required computing effort for each level is a factor of 2 less than for the previous stage. If a filter with a computing speed is used, which is twice that required for the first filter stage Computing speed is any number of filter stages can be implemented.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:The invention is described below Described with reference to the drawing. Show it:
Im Empfänger
Ein erster Ausgang des Demodulators
Der Tuner
Der SAW-Filter
In dem Demodulator
Der Abtastratenumsetzer
In dem Abtastratenumsetzer
Der Ausgang des Filters
Ein erster Ausgang eines digitalen
Oszillators
An den Ausgängen der Mischer
Die Dezimatoren
Die Ausgangssignale der Dezimatoren
In (1) ist |H(f)|2 das
Quadrat des Moduls der Transferfunktion der Filter
Die Verstärker
In
Der oben genannte Wert für fMIN, wird unter der Annahme bestimmt, dass der erste Filter keine Filterung für Frequenzen unter fB durchführt. Wenn eine Filterung unter fB toleriert wird, kann der Wert von fMIN niedriger sein.The above value for f MIN is determined on the assumption that the first filter does not filter for frequencies below f B. If filtering below f B is tolerated, the value of f MIN may be lower.
In der nachstehenden Tabelle ist die Beziehung zwischen der Zeichenfrequenz und den Frequenzen fMIN, und fMAX für α = 0,35 angegeben.The table below shows the relationship between the symbol frequency and the frequencies f MIN and f MAX for α = 0.35.
Die Anforderungen entsprechend der oben genannten Tabelle können nicht durch einen einzigen Filter mit festen Werten für fMIN und fMAX erfüllt werden, weil der größte Wert von fMIN größer ist als der kleinste Wert von fMAX. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, einen Filter mit zwei Koeffizientensätzen zu verwenden, die in Abhängigkeit von der Zeichenfrequenz umgeschaltet werden. Eine mögliche Lösung ist die Verwendung eines ersten Koeffizientensatzes für Zeichenfrequenzen von 12 bis 16 MHz mit einem Übergangsbereich von 10,8 bis 15,9 MHz, und eines zweiten Koeffizientensatzes für Zeichenfrequenzen von 16 bis 24 MHz mit einem Übergangsbereich von 16,2 bis 21,2 MHz.The requirements according to the table above cannot be met by a single filter with fixed values for f MIN and f MAX , because the largest value of f MIN is greater than the smallest value of f MAX . One solution to this problem is to use a filter with two sets of coefficients that are switched depending on the character frequency. A possible solution is to use a first coefficient set for character frequencies from 12 to 16 MHz with a transition range from 10.8 to 15.9 MHz, and a second coefficient set for character frequencies from 16 to 24 MHz with a transition range from 16.2 to 21, 2 MHz.
Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung können
diese beiden Koeffizientensätze auf
sehr einfache Weise realisiert werden, wenn die Transferfunktionen,
die den beiden Filtersätzen
entsprechen, symmetrisch um 16 MHz gemacht werden. In
Die Koeffizienten des Filters H'(f) können auf einfache Weise aus den Koeffizienten des Filters H(f) bestimmt werden. Der mittlere Koeffizient des Filters H'(f) kann ermittelt werden, indem man den mittleren Koeffizienten des Filter H(f) von 1 subtrahiert. Die verbleibenden Koeffizienten des Filters H'(f) können bestimmt werden, indem man abwechselnd das Vorzeichen der Koeffizienten des Filters H(f) beginnend mit dem mittleren Koeffizienten invertiert. Wenn die Koeffizienten des Filters H(f) gleich 0,1, 0,2, 0,4, 0,2, 0,6, 0,2, 0,4, 0,2, 0,1 sind, sind die Koeffizienten des Filters H'(f) gleich –0,1, 0,2, –0,4, 0,2, 0,4, 0,2, –0,4, 0,2, –0,1.The coefficients of the filter H '(f) can be set to easily determined from the coefficients of the filter H (f). The average coefficient of the filter H '(f) can be determined by subtracted the average coefficient of the filter H (f) from 1. The remaining coefficients of the filter H '(f) can be determined by alternating the sign of the coefficients of the filter H (f) inverted starting with the middle coefficient. If the coefficients the filter H (f) is 0.1, 0.2, 0.4, 0.2, 0.6, 0.2, 0.4, 0.2, 0.1 , the coefficients of the filter H '(f) are -0.1, 0.2, -0.4, 0.2, 0.4, 0.2, -0.4, 0.2, -0 ,1.
In den ersten Filtern
Um einen Anti-Aliasing-Filter über einen
Frequenzbereich von mehreren Oktaven realisieren zu können, kann
eine Vielzahl von Filtern mit Dezimatoren verwendet werden, wie
in
Wenn die Dezimation um einen Faktor von zwei verwendet wird, benötigt jeder nachfolgende Filter nur die Hälfte der Zeitfenster, die für den vorhergehenden Filter erforderlich sind. Wenn drei Filter mit den Zahlen 1, 2, 3 vorhanden sind, kann die Zuordnung der Zeitfenster entsprechend der nachstehenden Tabelle erfolgen.If the decimation by a factor used by two is needed each subsequent filter only half the time window for the previous one Filters are required. If three filters with the numbers 1, 2, 3 are available, the allocation of the time window can be made accordingly in the table below.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass immer noch einige Zeitfenster nicht benutzt werden. In diesen unbenutzten Zeitfenstern könnte ein vierter Filter, der mit der Hälfte der Abtastrate des dritten Filters läuft, realisiert werden, wodurch immer noch einige Zeitfenster unbenutzt bleiben, in denen ein fünfter Filter implementiert werden könnte. Auf diese Weise kann eine beliebige Anzahl von Dezimationsfiltern mit einem einzigen Filter im Time-Sharing-Modus realisiert werden.The table shows that some time slots are still not used. In these could be unused time slots a fourth filter that works at half the sampling rate of the third Filter is running, can be realized, which still leaves some time slots unused stay in a fifth Filters could be implemented. This way, any number of decimation filters can be used can be realized with a single filter in time sharing mode.
Text in der ZeichnungText in the drawing
- Tunertuner
- Tunertuner
- SAWSAW
- SAW-Filter (Oberflächenwellenfilter)SAW filter (Surface acoustic wave filters)
- DEMTHE
- Demodulatordemodulator
- A/DA / D
- A/D-UmsetzerA / D converter
- SRCSRC
- Abtastratenumsetzersampling rate converter
Claims (8)
Applications Claiming Priority (3)
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EP97200846 | 1997-03-21 | ||
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: EISENFUEHR, SPEISER & PARTNER, 10178 BERLIN |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NXP B.V., EINDHOVEN, NL |