DE69916104T2

DE69916104T2 - Drahtloses digitales lautsprechersystem

Info

Publication number: DE69916104T2
Application number: DE69916104T
Authority: DE
Inventors: Eric Lindemann; Laurence John MELANSON; Lee Jason CARLSON; Mitchell James KATES
Original assignee: Cirrus Logic Inc
Current assignee: Cirrus Logic Inc
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2019-12-04
Also published as: EP1135969B1; WO2000076272A1; AU2039500A; WO2000076272A8; DK1135969T3; ATE263474T1; DE69916104D1; EP1135969A1; WO2000076272A9

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf verzweigte bzw. verteilte digitale, drahtlose Lautsprechersysteme, wobei die Lautsprecher drahtlos und diskret bzw. gesondert sind.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Schotz et al. 5,946,343 ist für diese Anmeldung von Bedeutung.
Herkömmlich sind Drähte erforderlich, um eine Audioquelle, wie beispielsweise den Ausgang eines Hifi-Leistungsverstärkers mit einem Satz von Lautsprechern zu verbinden. Diese Drähte sind unbequem, da sie häufig unter Teppichböden bzw. Tapezierungen und Böden, und durch Wände und Decken verlegt werden müssen. Da Heimtheatersysteme, welche häufig sechs Surroundsound-Lautsprecher bzw. Raumklang-Lautsprecher beinhalten, zunehmend populär werden, wird das Verdrahtungsproblem ein Hauptärgernis. Drahtlose Lautsprecher, welche mit der Audioquelle über eine RF-Übertragung bzw. Hochfrequenzübertragung kommunizieren, entfernen den Bedarf für dieses Netz von Drähten.
Drahtlose Lautsprecher haben für einige Zeit existiert [Recoton Patent Referenz]. Die analogen FM-Übertragungssysteme bzw. UKW-Übertragungssysteme, welche bei diesen Lautspre chern verwendet wurden, resultierten in Systemen mit relativ geringer Wiedergabegüte mit Signal/Rausch-Verhältnissen in der Größenordnung von 40 dB bis 60 dB. Ein Bedarf besteht für ein drahtloses Lautsprechersystem mit hoher Wiedergabegüte mit einer Leistung auf gleichem Niveau wie verdrahtete Lösungen.
Die Abtastrate einer Compact Disk ist 44100 16 Bit-Samples- bzw. Abfragen/Sekunde. Dies resultiert in einer Bit-Rate für Stereo von 44100 * 16 * 2 = 1411200 Bits/Sekunde. Um eine zuverlässige drahtlose Übertragung zu erzielen, muß eine Redundanz in den übertragenen Bitstrom eingeführt werden. Diese Redundanz unterstützt eine robuste Fehlerdetektion bzw. Fehlererfassung und Korrektursystem. Zusätzlich erfordert die drahtlose Übertragung zusätzliche Bits zur Rahmung und Synchronisation von Daten. Insgesamt ist näherungsweise das Dreifache der Originalbitrate, oder 3 1,411200 = 4,233,600 Bits/Sekunde, erforderlich, um drahtloses Stereo zu unterstützen. Für ein Sechskanal-Raumklang-Heimtheatersystem verdreifacht sich die Bitrate auf 3 4,233,600 = 12,700,800 Bits/Sekunde. Ein Erreichen dieser Bitraten kann extrem schwierig sein.
Ein drahtloser Lautsprecher erfordert einen im Lautsprecher befindlichen Leistungsverstärker. Lokale bzw. örtliche Leistungsverstärker können einen Vorteil im Hinblick auf Audiowiedergabegüte aufweisen bzw. zur Verfügung stellen. Die meisten Lautsprecher sind entweder Zweiweg- oder Dreiweg-Systeme. Dies bedeutet, daß das Audiosignal in zwei oder drei Frequenzbänder aufgeteilt wird und diese Bänder werden zu spezialisierten Lautsprechern – Tieftöner, Hochtöner, Mitteltöner gesendet. Der typische Konsumenten-Audiolautsprecher teilt das verstärkte Audiosignal in Fre quenzbänder unter Verwendung passiver Frequenzweichen-Schaltkreise in dem Lautsprecher. Diese passiven Frequenzweichen-Schaltkreise sind aus Spulen, Widerständen und Kondensatoren hergestellt. Die passiven Frequenzweichen sind schwierig zu entwerfen und sind eine Hauptquelle einer Frequenzverzerrungen in einem Lautsprechersystem.
Eine Alternative zu passiven Frequenzweichen sind aktive Frequenzweichen. Bei aktiven Frequenzweichen wird das auf Leitungspegel unverstärkte Audiosignal in Frequenzbänder aufgeteilt und dann wird jedes Frequenzbandsignal an einen getrennten Leistungsverstärker gesendet. Bei einem Zweiweg-System wird dies Bi-Verstärkung genannt. Bei einem Dreiweg-System wird dies Tri-Verstärkung genannt. Aktive Frequenzweichen wurden traditionell bzw. herkömmlich unter Verwendung analoger Elektronik-op-amps- bzw. Operationsverstärker usw. entworfen bzw. ausgebildet. Während aktive Frequenzweichen mit Vielfach-Leistungsverstärkern einen klaren Nutzen bzw. Gewinn in bezug auf Audiowiedergabegüte aufweisen, können sie eine Herausforderung für ein kosteneffektives Entwickeln sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein verzweigtes bzw. verteiltes, digitales, drahtloses Lautsprechersystem, wie es in Anspruch 1 und 2 beansprucht ist, sowie ein diskreter Lautsprecher zur Verfügung gestellt, wie er nachfolgend im Anspruch 21 beansprucht wird.
Ein digitales drahtloses Lautsprechersystem beinhaltet eine Audioübertragungsvorrichtung bzw. Tonübertragungsvorrichtung zum Selektieren bzw. Auswählen und Übertragen digita ler Audiodaten bzw. Tondaten und drahtlose Lautsprecher zum Empfangen der Daten und des ausgesendeten Tons. Digitale Audiodaten zusammen mit einem digitalen Audio- bzw. Tonabtasttakt, welcher die Daten synchronisiert, kommen zu der Audio- bzw. Tonübertragungsvorrichtung entweder von einer Stereo Compact Disk oder einem AC-3 oder MPEG-2 Audiodecoder, der den Multikanal komprimierten Audiostrom decodiert und entkomprimiert, welcher von der DVD-Filmdisk kommt. In der Audioübertragungsvorrichtung wählt ein Auswahlelement die Daten und den Takt, der entweder von dem CD-Player oder dem Audiodecoder kommt. Der ausgewählte Abtasttakt wird verwendet, um die ausgewählten Daten in eine rahmende und fehlerschützende Codiereinheit zu takten, welche Rahmen von Daten erzeugt und einen Fehlerschutz hinzufügt. Diese Übertragungsrahmen werden in einen RF-Sender bzw. HF- bzw. Hochfrequenzsender getaktet und zu den Lautsprechern gesendet bzw. übertragen. Für ein Stereosystem gibt es zwei Lautsprecher. Für ein typisches Raumklang-Heimtheatersystem gibt es sechs Lautsprecher. Jeder Lautsprecher beinhaltet eine RF-Empfangsantenne und einen RF-Empfänger und führt eine Erfassung und ein Nachführen auf dem RF-Signal bzw. HF-Signal durch, welches von dem einzelnen RF-Sender in der Audioübertragungsvorrichtung erzeugt wurde. Der empfangene Bitstrom und Zeichentakt werden von dem RF-Empfänger ausgegeben und zu einem rahmenden und fehlerschützenden Decoder und einem Abtasttaktgenerator eingegeben. Die wiederhergestellten Audioabtastdaten und Audioabtasttakt werden einer Digital-auf-Lautsprecher-Eingangskonversion bzw. Eingabekonversion bzw. Eingangsumwandlung und Kanalauswahl eingegeben. Statusnachrichten sind in den Übertragungsrahmen eingeschlossen, um Lautspeichereigenschaften, wie beispielsweise Lautsprechergruppe, Freigeben oder Sperren eines Tieftöners und Lautstärke des Lautsprechers digital zu regen bzw. zu steuern.
Eine drahtlose Übertragung von digitalen Tönen bzw. Audio wird in dieser Erfindung verwendet, um eine Hi-Fidelity-Leistung zu erzielen, welche vergleichbar ist zu Compact Disk Qualitätsaudio. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung löst dieses Problem unter Verwendung digitaler Frequenzweichen auf dem unkomprimierten digitalen Audiosignal und setzt dann neuartige Klasse D Pulsbreitenmodulation (PWM) Leistungsverstärker ein. Diese Klasse D PWM-Verstärker sind preiswert und stellen einen bequemen billigen Pfad zum Erzeugen eines verstärkten Lautsprechereingangssignals direkt aus dem digitalen Audiostrom zur Verfügung.
Wenn digitaler Ton zu einem drahtlosen Lautsprecher gesendet wird, ist es notwendig, daß der Lautsprecher zuverlässig die Daten als einen Strom von digitalen Audioabtastungen bzw. -proben rückgewinnt, und soll bzw, muß einen genauen digitalen Audioabtastratentakt erzeugen, um die Daten auszugeben. Bei einem Senden an mehrere drahtlose Lautsprecher gleichzeitig, wie dies der Fall ist bei Stereo- oder Sechskanal-Raumklang, müssen die Abtastratentakte für die Lautsprecher genau mit den Daten und miteinander synchronisiert sein. Kleine Verzögerungen von einem Lautsprecher zu dem nächsten würden die Stereo- oder Raumklangabbildung des Klangs beeinträchtigen. Noch schlimmer würden veränderliche bzw. variable Verzögerungen verursachen, daß Töne als sich im Raum herumbewegend erscheinen. Diese Erfindung löst das Problem der Audioabtastratensynchronisation durch ein Erzeugen des Audioabtastratentakts direkt von dem RF-Empfänger-Zeichenratentakt. Für ein RF-System mit einer gleichbleibend strömenden Datenübertragung, wie dies der Fall ist bei Digitalaudio in dieser Erfindung, ist dieser Takt hoch genau und ist garantiert zwischen RF-Empfängern in mehrfachen bzw. Vielfachlautsprechern synchronisiert, da er an einer einzelnen Stelle in dem RF-Sender erzeugt wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt die Bitratenanforderungen durch Aussenden bzw. Übertragen von Multikanal digital komprimiertem Audio bzw. Ton. Jeder Lautsprecher empfängt den gesamten Multikanal-RF-komprimierten Audiostrom, dekomprimiert ihn und wählt in der Verarbeitung den einzelnen Kanal aus, der für diesen Lautsprecher vorgesehen bzw. beabsichtigt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm des Audioteils eines Heimtheatersystems entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des RF-Empfängers von 1.
4 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des RF-Senders von 1.
5 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der rahmenden und fehlerschützenden Codiereinheit von 1.
6 zeigt ein Blockdiagramm der rahmenden und fehlerschützenden Codiereinheit von 2.
7 zeigt die vielfältige Antenne von 3 detaillierter.
8 zeigt ein Blockdiagramm des rahmenden und fehlerschützenden Decoders bzw. Fehlerschutzdecoders und Abtasttaktgenerators von 1.
9 zeigt ein Blockdiagramm des rahmenden und Fehlerschutzdecoders und Taktgenerators von 2.
10 zeigt ein Blockdiagramm von einer Ausführungsform der Lautsprechereingangskonversion bzw. Lautsprechereingangsumwandlung und des Kanalwählers von 1.
11 zeigt eine andere Ausführungsform der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und des Kanalwählers von 1.
12 zeigt ein Blockdiagramm der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und des komprimierten Audiodecoders und der Kanalwählereinheit von 2.
13 zeigt eine andere Ausführungsform der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und des komprimierten Audiodecoders und der Kanalwählereinheit von 2.
14 zeigt eine Ausführungsform von einem einzelnen Kanal des Stereo-Digital-Audiocodierers von 2.
15 zeigte eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt eine Ausführungsform des RF-Empfängers, welcher in der Ausführungsform von 15 verwendet wird.
17 zeigt eine andere Ausführungsform des RF-Empfängers, welcher in der Ausführungsform von 15 verwendet wird.
18 zeigt eine Ausführungsform der Kanalwahlschnittstelle bzw. des Kanalwahl-Interface von 15.
19 zeigt eine zweite Ausführungsform der Kanalwahlschnittstelle von 15.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein Blockdiagramm des Audioteils eines Heimtheatersystems, in welchem die vorliegende Erfindung verwendet wird. Digitale Audiodaten zusammen mit einem digita len Audioabtasttakt, welcher die Daten synchronisiert, kommen entweder von einer Stereo Compact Disk 135 oder dem AC-3 oder MPEG-2 Audiodecoder 133, welcher den Multikanal komprimierten Audiostrom decodiert und dekomprimiert, welcher von der DVD-Filmdisk 134 kommt. Audio von der DVD-Disk wird in ein komprimiertes Multikanalformat codiert – im allgemeinen entweder AC-3 Sechskanal- oder MPEG-2 Multikanalformate. Der Selektor bzw. das Auswahlmittel 132 wählt die digitalen Audiodaten und den Abtasttakt aus, welche entweder von dem CD-Player bzw. CD-Spieler 135 oder dem AC-3 oder MPEG-2 Audiodecoder 133 kommen. Der ausgewählte Abtasttakt wird verwendet, um die ausgewählten digitalen Audiodaten in der rahmenden und Fehlerschutz-Codiereinheit 136 zu takten.
Ein detailliertes Blockdiagramm der rahmenden und Fehlerschutz-Codiereinheit ist in 5 gezeigt. Die rahmende Einheit 504 setzt digitale Audiorahmen zusammen, die aus einer feststehenden Anzahl von digitalen Audioabtastungen bestehen. Header bzw. Kopfangaben und Statusinformation wird zu jedem digitalen Audiorahmen 503 hinzugefügt. Die Funktion der Statusinformation ist es, verschiedene Lautsprechereinstellungen und -konfigurationen zu den Lautsprechersystemen zu senden. Der Reed Solomon Codierer und Verschachtler bzw. Vermischer 502 teilt die digitalen Audiorahmen in kleinere Übertragungs- bzw. Senderahmen mit einer feststehenden Anzahl – z.B. 4 – von Senderahmen pro digitalem Audiorahmen. Die verschachtelnde bzw. vermischende Funktion des Reed Solomon Codierers und Vermischers 502 mischt bzw. schiebt die Bits in einem digitalen Audiorahmen, so daß benachbarte digitale Audiobits in unterschiedlichen Senderahmen aufscheinen. Ein Verschachteln bzw. Vermischen schützt gegen Stoßfehler beim Senden. Jeder Senderahmen wird zum Fehlerschutz Reed Solomon codiert 502 und dann wird ein feststehendes Bitsequenz-Rahmenmarkiermuster vor jedem Senderahmen 501 eingeschoben bzw. eingesetzt. Die Rahmenmarkierung wird von dem RF-Empfänger verwendet, um Senderahmengrenzen bzw. -abgrenzungen zu erkennen. Der Senderahmen mit eingesetzter Rahmenmarkierung ist dann für einen zusätzlichen Fehlerschutz faltungscodiert 500. Die Kombination einer Reed Solomon Codierung und einer Faltungscodierung wird ein verketteter Codierer genannt und repräsentiert eine besonders robuste Form einer Codierung zum Fehlerschutz.
In 1 werden die Senderahmen von der rahmenden und fehlerschützenden bzw. Fehlerschutz-Codiereinheit 136 in den RF-Sender 131 getaktet. 4 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des RF-Senders. In der Ausführungsform von 4 bildet der Senderahmenausgang 136 von einen Bitstrom, welcher zu dem Modulator und Direktsequenz-Aufspreizspektrum (DSSS) -Aufspreizer 405 eingegeben wird. Der Modulator und DSSS-Spreizer 405 nimmt den eingegebenen bzw. Eingangsbitstrom M Bits zu einer Zeit und erzeugt M-ige Zeichen. Die Zeichen werden mit der Symbolrate bzw. Zeichenrate erzeugt, welche gleich ist zu der Eingangsbitrate, dividiert durch M. M ist die Anzahl von Bits pro Zeichen und ist typischerweise in dem Bereich von 2 bis 16. Die Zeichen werden durch eine Spreizsequenz moduliert. Die spreizende Sequenz bzw. Spreizsequenz ist S Bits lang und die Taktrate der Spreizsequenzmodulation, genannt die Chiprate, ist S mal die Symbolrate bzw. Zeichenrate. S ist typischerweise in dem Bereich 10 bis 16.
Der Modulator und Direktsequenz-Aufspreizspektrum (DSSS) Spreizer 405 hängt ab von einem Chiptakt und einem Zeichentakt. Die Chip- und Zeichentakte werden in der rahmenden und Fehlerschutz-Codiereinheit 136 erzeugt, welche im Detail in 5 gezeigt ist. Jeder digitale Audiorahmen entspricht einer feststehenden Anzahl von Multikanalaudioabtastungen. Nachdem ein Header, Status und Fehlerbits hinzugefügt sind, um einen erweiterten digitalen Audiorahmen zu erzeugen, und nachdem dieser erweiterte Rahmen in Senderahmen aufgeteilt ist, von denen jeder Fehlerschutzbits und eine hinzugefügte Rahmenmarkierung aufweist, gibt es dann eine feststehende Anzahl codierter Sendebits, welche mit jedem digitalen Audiorahmen assoziiert bzw. verbunden sind. Da es M Sendebits pro Überwachungs- bzw. Sendezeichen gibt, sind wir imstande, ein feststehendes Verhältnis zwischen dem Audioabtasttakt und den Zeichen- und Chipratentakten abzuleiten. Fc = S * Fs Fs = Fa * Sf / Af

wobei:
Fc = Frequenz des Chipratentakts
S = Anzahl von Chips pro Zeichen
Fs = Frequenz des Zeichentakts
Fa = Frequenz des Audioabtasttakts
Af = Anzahl von Multikanal-Audioabtastungen pro digitalem Audiorahmen
Sf = (Tf * Bf / M) = Anzahl von Zeichen pro digitalem Audiorahmen
Tf = Anzahl von Senderahmen pro digitalem Audiorahmen – eine Konstante
Bf = Anzahl von Datenbits pro Senderahmen – eine Konstante
M =Anzahl von Datenbits pro Zeichen – eine Konstante

Der Chiptakt ist dann ein feststehendes ganzzahliges Verhältnis Fc = Fa *(S * Sf / Af) des Audioabtasttakts. Der genaue Wert von Fc wird so gewählt, daß (S * Sf / Af) ausgedrückt werden kann als ein Verhältnis von relativ kleinen ganzen Zahlen R/Q. Indem der Audioabtasttakt als Eingang genommen wird und Frequenzvervielfacher und Taktteiler verwendet werden, erzeugt der Chiptakt- und Zeichentakt-Generator 505 in 5 einen Chip- und Zeichentakt basierend auf einem Multiplizieren bzw. Vervielfachen des Audioabtasttakts mit R/Q. Diese Takte sind straff mit dem Audioabtasttakt synchronisiert. Frequenzvervielfacher und Taktteiler werden von Fachleuten in der Technik einer digitalen Schaltkreisentwicklung wohl verstanden. In 1 sind die codierten Rahmen der rahmenden und Fehlerschutz-Codiereinheit 136 in den RF-Sender 131 unter Verwendung des Zeichentakts und Rahmentakts getaktet.
In einer anderen Ausführungsform werden sowohl der Chiptakt und Zeichentakt wie auch der Abtasttakt durch Frequenzvervielfachung und Taktteilung von demselben Taktoszillator erzeugt, welcher von demselben Kristall betrieben wird. Im allgemeinen läuft dieser Oszillator auf einer hohen Frequenz, so daß nur Taktteiler erforderlich sind, um sowohl den Zeichentakt, Chiptakt wie auch Audioabtasttakt zu erzeugen.
Die Verschachtelungsfunktion, welche von dem Reed Solomon Codierer und Verschachtler mit der Rahmenmarkiereinsetzung 407 durchgeführt wird, schützt gegen Stoßfehler durch ein Zerhacken benachbarter Bits über vielfache Reed Solomon Codierblocks hinweg. Dieses Fehlerschutzsystem wird ein verketteter Codierer mit Verschachtelung genannt, und ist jenen mit Erfahrung in der Technik einer Fehlerschutzsystem entwicklung gut bekannt [Error Control Coding: Fundamental and Applications, Lin and Costello Prentice Hall, 1983].
Jedes digitale RF-Modulationsschema, sei es DSSS, FHSS oder ein anderes nicht gespreiztes Spektrumschema, erfordert eine genaue Methode eines Bestimmens der Zeichenrate. Ein Schlüsselelement der vorliegenden Erfindung ist, daß die Symbolrate bzw. Zeichenrate ein feststehendes Verhältnis R/Q des Audioabtastakts ist. In anderen Ausführungsformen mag es nicht notwendig sein, ein tatsächliches Zeichentaktsignal explizit bzw. ausdrücklich zu generieren bzw. zu erzeugen, um dasselbe Ziel eines Erzeugens der Zeichenrate als ein feststehendes Verhältnis R/Q des Audioabtasttakts zu erreichen. Bei DSSS wird ein Chiptakt verwendet, welcher S mal die Zeichenrate ist. Bei FHSS wird kein Chiptakt verwendet, daß nur der Zeichentakt oder die Zeichentaktreferenz erzeugt wird.
Viele DSSS-Modulationsschemata existieren und sind jenen mit Erfahrung in der Technik einer RF-Systementwicklung wohl bekannt [Digital Communications, Fundamentals and Applications, Benard Sklar, Prentice Hall, 1988]. Ebenso können viele Fehlercodier- und Modulationsschemata implementiert werden. Insbesondere ein Frequenzsprung-Spreizspektrum-(FHSS)-Modulationsschema [Digital Communications, Fundamentals and Applications, Benard Sklar, Prentice Hall, 1988] ist eine wohlbekannte allgemeine Alternative zu einem DSSS-Modulationsschema. Zusätzlich kann es in bestimmten Situationen möglich sein, ein weniger komplexes Fehlerschutzschema zu verwenden, bestehend aus einem Faltungscodierer alleine, einem Reed Solomon Codierer alleine, oder sogar überhaupt kein Fehlerschutzschema. In der Abwesenheit eines Reed Solomon Codierers wird oft ein getrennter Zer hacker verwendet, um dieselbe Art von Schutz gegen Stoßfehler zur Verfügung zu stellen. Ebenso bei Abwesenheit eines Reed Solomon Codierers setzt eine getrennte Rahmenmarkierungs-Einsetzeinheit eine Rahmenmarkierung bei jeden N Audioabtastungen ein. Dies gestattet es dem RF-Empfänger, den Beginn eines Blocks von Audioabtastungen in einem andererseits kontinuierlichen Bitstrom zu erkennen. Es ist offensichtlich für einen mit Erfahrung in der Technik der RF-Systementwicklung, daß die besondere Ausführungsform des RF-Senders nicht den Charakter der vorliegenden Erfindung verändert.
Der Ausgang bzw. die Ausgabe des Modulators und DSSS-Spreizers 405 ist ein komplexes Signal mit I und Q – reeller und imaginärer Komponente. I und Q werden dem IF-Quadraturmodulator 404 eingegeben, wo sie durch Zwischenfrequenz (IF) – typischerweise 50 bis 200 MHz – Sinus- und Cosinus-Modulatoren moduliert werden. Die Sinus- und Cosinus-Modulatoren sind von dem IF VCO 409 Ausgang abgeleitet. Das modulierte I und Q werden summiert und dieser summierte IF-Ausgang wird zu dem RF-Aufwärtskonverter bzw. Aufwärtsumsetzer 402 gesendet. Der RF-Aufwärtsumsetzer 402 moduliert den IF-Ausgang durch eine Sinuskurve auf der RF-Trägerfrequenz – 915 MHz, 1,4 GHz, usw. – welche von dem RV VCO 408 erzeugt wird. Das RF-Frequenzsignal wird in den Leistungsverstärker 401 eingegeben bzw. eingespeist und das verstärkte RF-Frequenzsignal wird an die Luft bzw. zum Senden durch die RF-Sendeantenne 400 ausgegeben. Einige Details, wie beispielsweise Bandpaß- und Tiefpaßfilter sind aus dem Blockdiagramm von 4 ausgelassen worden. Jene mit Erfahrung in der Technik der RF-Systementwicklung werden dies erkennen und verstehen, daß nur die prinzipiellen Blöcke des RF-Senderdesigns in 4 gezeigt sind.
1 zeigt Lautsprecher Eins 100, Lautsprecher Zwei 110 und Lautsprecher N 120. Für ein Stereosystem gibt es zwei Lautsprecher. Für ein typisches Raumton-Heimtheatersystem gibt es sechs Lautsprecher. Es ist für jemanden mit Erfahrung in der Technik bzw. einen Fachmann klar, daß die vorliegende Erfindung jede sinnvolle Anzahl von Lautsprechern aufnehmen kann, wobei N typischerweise gleich 2 bis 8 ist.
Jeder Lautsprecher beinhaltet eine RF-Empfangsantenne 105, 115, 125 und einen RF-Emfänger 104, 114, 124. Eine Ausführungsform der RF-Rntenne und des RF-Empfängers ist in 3 gezeigt. In dieser Ausführungsform besteht die in jedem Lautsprecher befindliche Empfangsantenne 300 aus mehrfachen bzw. Vielfachantennen unterschiedlicher Größen. Diese verteilte Antenne wird in 7 gezeigt. Die vielfachen Antennen von 7 sind in dem Lautsprechergehäuse 700 untergebracht. 704 ist die kurze Antenne und 705 ist eine längere Antenne. Diese Antennen verbinden zu der Elektronikeinheit 703, welche ebenso innerhalb des Lautsprechergehäuses 700 zusammen mit dem Hochton- 701 und Tiefton- 702 Lautsprechern gefunden wird. Die Elektronikeinheit 703 beinhaltet die gesamte Elektronik für eine RF-Kommunikation, Audiosignalverarbeitung, Audiodecodierung und Verstärkung. Die unterschiedlichen Antennengrößer erlauben einen robusteren bzw. stabileren RF-Empfang, insbesondere bei dem Vorhandensein einer Mehrpfadsendung aufgrund von Reflexionen von Wänden, Böden, Decken, sich bewegenden Körpern, Möbeln und anderen Hindernissen, welche üblicherweise in innenliegenden Umgebungen gefunden werden.
Ein detailliertes Blockdiagramm des RF-Empfängers ist in 3 gezeigt. Diese Ausführungsform implementiert einen Direktsequenz- bzw. Direktfolge-Signalspreizungs-(DSSS)-Demodulator und einen verketteten Fehlerschutzdecoder entsprechend der RF-Senderausführungsform von 4. Es ist offensichtlich für jemanden mit Erfahrung in der Technik der RF-Systementwicklung, daß die Konstruktion des RF-Empfängers die Konstruktion des RF-Senderents in seiner gesamten Struktur spiegeln muß. Insbesondere muß, wenn ein FHSS-Modulator in dem Sender verwendet wird, ein FHSS-Demodulator in dem Empfänger verwendet werden. Gleichfalls muß, wenn ein anderer Fehlerschutzcodierer als der verkettete Codierer, welche in der RF-Sender-Ausführungsform von 4 beschrieben wird, verwendet wird, der entsprechende Fehlerschutzdecoder in dem RF-Empfänger verwendet werden. Es ist offensichtlich für jemanden mit Erfahrung in der Technik von RF-Sender- und Empfänger-Entwicklung, daß viele Variationen von Modulation/Demodulation und Fehlerschutzcodierung und -decodierung verwendet werden können, ohne den Charakter der vorliegenden Erfindung zu verändern.
In der RF-Empfänger-Ausführungsform von 3 wird das RF-Frequenzsignal von der Antenne 300 in den rauscharmen RF-Verstärker 301 eingegeben, dessen Ausgang zu dem RF-Abwärtskonverter bzw. -Abwärtsumsetzer 302 gesendet wird. Der RF-Abwärtskonverter 302 moduliert das RF-Signal, wobei eine Sinuskurve verwendet wird, welche von den RF VCO 310 erzeugt wird, hinunter auf IF-Frequenz. Einige Details, wie beispielsweise Bandpaß- und Tiefpaßfilter wurden aus dem Blockdiagramm von 3 ausgelassen. Jene mit Erfahrung in der Technik von RF-Systementwurf bzw. -entwicklung werden dies erkennen und verstehen, daß nur die prinzipiellen Blöcke des RF-Empfänger-Designs in 3 gezeigt sind. Das IF-Signal wird weiter nach unten durch den IF-Demodulator 303 moduliert. Der Ausgang des IF-Demodulators ist ein kom plexes Signal, bestehend aus I und Q – reell, imaginär – welches auf der Chiprate läuft. Die I- und Q-Komponenten werden in einen Analog-Digital-Konverter bzw. Analog/Digital-Umsetzer (ADC) 304 mit einer Abtastrate eingegeben, welche typischerweise 1 – 2 mal die Chiprate beträgt. Die ADC-Genauigkeit ist typischerweise 3 bis 4 Bits für I und 3 bis 4 Bits für Q. Um die empfangenen I- und Q-Signale erfolgreich zu decodieren, müssen diese entspreizt werden. Dies wird erreicht, indem erneut I und Q mit derselben Spreizsequenz multipliziert werden, welche in dem Modulator und DSSS-Spreizer 405 des RF-Senders verwendet wird. Diese Spreizsequenz bzw. Spreizabfolge ist im voraus bekannt. Die Spreizsequenz muß zeitlich genau mit den empfangenen I- und Q-Signalen abgestimmt sein. Dieser Vorgang wird Symbol- bzw. Zeichensynchronisation genannt und wird im allgemeinen in zwei Stufen erreicht: eine Ablaufsynchronisationsstufe, genannt Erfassung, und eine Feinabstimmungs-Synchronisationsstufe, genannt Nachlauf bzw. Gleichlauf. Synchronisation wird implementiert bzw. ausgeführt durch den Korrelator, DSSS-Entspreizer und Modulator mit Erfassung und Gleichlauf für Zeichensynchronisation 305. Getrennte Entspreizer und Korrelatoren werden für die I- und Q-Komponenten verwendet. Die Korrelatoren multiplizieren bzw. vervielfachen die Eingangs-I- und -Q-Signale mit der Spreizsequenz. Die Vervielfachungs- und Summenoperation der Korrelatoren wird in einer Serie von unterschiedlichen Verzögerungen in bezug auf die eingegebenen I- und -Q-Signale vorgenommen. Die Absicht ist, die Verzögerung mit dem maximalen Korrelationswert zu finden. Bei dieser Verzögerung sind die eingegebenen bzw. Eingangs-I- und -Q-Signale grob mit der Zeichenrate des Senders synchronisiert. Das entspricht dem Ausgang der Erfassungsstufe der Zeichensynchronisation. Die Zeichensynchronisation wird weiters durch eine Nach führstufe fein abgestimmt. Mehrere Techniken zur Nachführung sind in der Technik bekannt. Diese schließen Delay-Locked Loop bzw. Schleifen mit Verzögerungssperre (DLL) und Tau-Dither Loop-Techniken ein. [Digital Communications, Fundamentals and Applications, Benard Sklar, Prentice Hall, 1988]. Erfassung und Gleichlauf bzw. Nachführung erlauben es, den Start der Zeichenperiode mit einer exzellenten Sub-Chip-Periodenauflösung zu kennen. Beim Start einer jeden Zeichenperiode, wie sie durch die Erfassungs- und Gleichlaufstufen bestimmt wird, gibt der Korrelator, DSSS-Entspreizer und Demodulator mit Erfassung und Gleichlauf für Symbolsynchronisation 305 einen Puls aus. Dieser Strom von Pulsen, einer pro Zeichen, ist der Zeichen- bzw. Symboltakt. Ähnliche Erfassungs- und Gleichlauftechniken werden verwendet, um eine Symbolsynchronisation in FHSS-Systemen, und tatsächlich in jedem anderen digitalen RF-Übertragungssystem durchzuführen. Symbolsynchronisationstechniken sind jenen mit Erfahrung in der Technik der RF-Empfängerentwicklung bekannt und es ist offensichtlich für einen derartigen Fachmann, daß der spezielle Typ von eingesetzter Zeichensynchronisation nicht den Charakter der vorliegenden Erfindung verändern wird.
In der vorliegenden Erfindung führen mehrere Lautsprecher jeweils eine Erfassung und einen Gleichlauf bzw. Nachlauf des RF-Signals durch, welches durch den einzelnen RF-Sender erzeugt wurde. Als ein Ergebnis ist der Ausgang von 305 in dem RF-Empfänger jedes Lautsprechers ein Symboltakt, welcher bis zur Sub-Chip-Auflösung mit dem Symboltakt in jedem anderen Lautsprecher in dem System synchronisiert ist. In der vorliegenden Erfindung sendet der Sender digitale Audiobits bei einer kontinuierlichen und konstanten Symbolrate, welche direkt von dem digitalen Audioabtasttakt abge leitet ist, welcher die Audioabtastungen in den RF-Sender taktet. Diese konstante Übertragungsrate resultiert in einem konstanten Symboltaktausgang von 305.
In 1 sehen wir, daß der empfangene Bitstrom und Symboltakt von dem RF-Empfänger ausgegeben werden und zu dem rahmenden und Fehlerschutzdecoder und Abtasttaktgenerator 106, 116, 126 eingegeben werden. Ein Blockdiagramm des rahmenden bzw. Rahmen- und Fehlerschutzdecoders und Abtasttaktgenerators ist in 8 gezeigt. Der empfangene Bitstrom wird dem Viterbi Decoder 800 eingegeben, welcher eine Fehlererfassung und Korrektur entsprechend dem Faltungscodierer 500 von 5. Der Viterbi decodierte Bitstrom wird dem Rahmensynchronisierer 801 eingegeben.
Da der gesendete bzw. übertragene Audiostrom kontinuierlich bzw. andauernd und konstant ist, erscheint der Rahmenmarkierer zu Beginn eines jeden Übertragungsrahmens in dem empfangenen Bitstrom zu konstanten Zeitintervallen. Der Rahmensynchronisierer 801 korreliert die bekannte Rahmenmarkiersequenz über viele Rahmenperioden und ist auf diese Weise fähig, die Stelle der Rahmenmarkierung und somit den Start eines jeden Übertragungsrahmens zu bestimmen. Dies ist eine bequeme und wirtschaftliche Methode zur Rahmensynchronisation. Eine andere, weniger wirtschaftliche Methode bzw. Verfahren ist eine Sync Word bzw. Synchronisierungsworterkennung an jeder Rahmenabgrenzung bzw. -grenze. Verschiedene Techniken zur Rahmensynchronisation sind in der Technik der RF-Empfängerentwicklung bekannt [Digital Communications, Fundamentals and Applications, Benard Sklar, Prentice Hall, 1988]. Es ist für jemanden mit Erfahrung in der Technik der RF-Empfängerentwicklung offensichtlich, daß die ausgewählte, exakte Methode der Rahmensynchronisation nicht den Charakter der vorliegenden Erfindung beeinflußt.
Durch ein Lesen des Anfangs eines jeden Übertragungsrahmens ist der RF-Emfänger imstande zu bestimmen, welcher Übertragungsrahmen den digitalen Audiorahmen-Nachrichtenkopf beinhaltet, und ist als ein Ergebnis imstande, den Anfang eines jeden digitalen Audiorahmens zu identifizieren. Der Rahmensynchronisierer 801 streift auch die Rahmenmarkierung ab und reicht die Übertragungsrahmen an den Reed Solomon Decoder 802 weiter. Jeder Übertragungsrahmen ist Reed Solomon decodiert, um vollständig fehlerkorrigierte Übertragungsrahmen zu erzeugen. Die Übertragungsrahmen werden zu dem Header- bzw. Nachrichtenkopf- und Statusabstreifer 803 weitergereicht, welcher den Kopf eines jeden Übertragungsrahmens liest, um den Nachrichtenkopf und Statusinformation zu suchen, welche den Anfang eines jeden digitalen Audiorahmens markiert. Der Nachrichtenkopf- und Statusabstreifer 803 entfernt den Nachrichtenkopf und Statusinformation, um die Statusinformation an den Rest des Systems weiterzureichen. Die digitalen Audiodaten werden an den Entschachtler 804 weitergereicht, welcher die Daten in einem einzelnen digitalen Audiodatenrahmen entmischt, um den originalen digitalen Audiodatenrahmen zu erhalten. Der Entschachtler 804 erzeugt auch einen Puls entsprechend dem digitalen Audiorahmentakt.
Der Symboltakt und der digitale Audiorahmentakt werden in den Audioabtasttaktgenerator 805 eingegeben. Da wir wissen, daß das Verhältnis von Übertragungszeichen zu Audioabtastungen pro digitalem Audiorahmen gleich ist zu R/Q, wie oben beschrieben wurde, ist dann durch Verwendung von Frequenzvervielfachern und Taktteilern der Audioabtasttaktge nerator imstande, den Abtasttakt durch Vervielfachung bzw. Multiplikation des Symboltakts mal Q/R zu generieren bzw. zu erzeugen. Da der digitale Audiorahmentakt mit Symboltaktgenauigkeit den Anfang eines Blocks von digitalen Audioabtastungen markiert, kann dieser zu einem genauen Setzen bzw. Einstellen der Phase des regenerierten Abtasttakts verwendet werden. Der Abtasttakt ist somit bis zu den Synchronisationsgrenzen des Symboltakts regeneriert. Dies ist ungefähr plus oder minus eine Hälfe der Chipperiode. Vorausgesetzt eine Symbolgröße bzw. Zeichengröße von 2 Bit, wie beispielsweise bei DQPSK-Modulation, einer Faktor-Drei-Redundanz in den Daten, Stereo-16-Bit-Abtastungen und eine Chiprate von 11 mal der Symbolrate, haben wir (16 Bits/pro Abtastung * 2 Abtastungen/pro Stereoabtastung * 3 Redundanz / 2 Bits pro Symbol * 11 Chips pro Symbol = 528 Chips pro Abtastung. Somit ist der Abtasttakt über alle Lautsprecher synchronisiert bei +– 1/(2*528)=1/1056 von 1 Abtastung für Stereo. Für eine Stereo 44,100 Abtastrate resultiert dies in einer Audioabtasttaktsynchronisierung zwischen Lautsprechern von +– 21 Nanosekunden. Für sechs Kanäle ist die Synchronisation noch straffer.
Wie in 1 gezeigt wird, werden die wiederhergestellten Audioabtastdaten und Audioabtasttakt in die Digital-auf-Lautsprechereingang-Umwandlung und Kanalauswahl 103, 113, 123 eingegeben. Ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Lautsprechereingangsumwandlung und Kanalauswahl wird in 10 gezeigt. Die digitalen Audioabtastdaten, welche zu 10 eingegeben werden, bestehen aus allen Kanälen von Audio.
Der Ausgang bzw. die Ausgabe des Kanalauswahleinschubs bzw. -Interface 1000 bestimmt, welchem Audiokanal dem indivi duellen bzw. einzelnen Lautsprecher in einem Raumklang- oder Stereosystem zugeordnet wird, welcher Mischmodus zu verwenden (später beschrieben) ist, und digitale Frequenzweichenfilter EQ-Information (ebenso später beschrieben). 18 zeigte eine Ausführungsform des Kanalauswahlinterface bzw. Kanalauswahleinschubs. Ein Kanalauswahlschalter 1801, welcher auf dem Lautsprechergehäuse angeordnet ist, erlaubt es dem Anwender zu spezifizieren, welche Rolle einem individuellen Lautsprecher in einem Raumklangsystem zugeordnet wird: links vorne, Mitte vorne, rechts vorne, links hinten, rechts hinten. Im Fall eines Tieftöners ist der Lautsprecher selbst ausreichend ausgeprägt, daß kein Schalter notwendig ist. Der Ausgang bzw. die Ausgabe des Kanalauswahlschalters wird in die Kanalauswahlregister- und Statusdecodierlogik 1802 eingegeben. Der Ausgang der Kanalauswahlregister- und -statusdecoderlogik 1802 ist der Ausgang des Kanalauswahleinschubs 1000 und wird zu den verbleibenden funktionellen Einheiten der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangumwandlung und Kanalauswahl gesendet. Ein spezieller KEIN KANAL-Ausgangscode von dem Kanalauswahleinschub bestimmt, daß der Lautsprecher gesperrt bzw. außer Betrieb ist und auf keine Kanalauswahl antworten sollte. Ebenso in dem Kanalauswahleinschub umfaßt ist ein Gruppenauswahlschalter 1800. Viele Heime bzw. Wohnungen und Büros haben vielfache Gruppen von Lautsprechern – z.B. eine Gruppe von Lautsprechern im Wohnzimmer und eine andere Gruppe in der Küche. Der Gruppenauswahlschalter gestattet es einem Lautsprecher, zu einer von vielen Gruppen von Lautsprechern zugeordnet zu sein bzw. werden.
Statusinformation von dem rahmenden und Fehlerschutzdecoder und Abtasttaktgenerator 106, 116, 126 von 1) wird auch von dem Kanalauswahleinschub bzw. -Interface 1000 emp fangen und zu der Kanalauswahlregister- und -statusdecoderlogik 1802 eingegeben. Unter anderen Nachrichten beinhaltet die Statusinformation Befehle zum Freigeben oder Sperren einer bestimmten Gruppe von Lautsprechern. Wenn die Gruppe, zu welcher der augenblickliche bzw. gegenwärtige Lautsprecher zugeordnet ist, gesperrt wird, wird die Kanalauswahlregister- und -statusdecoderlogik 1802 zum Ausgeben des speziellen KEIN KANAL-Ausgangscodes gesetzt.
Eine andere Statusnachricht bestimmt ein Ermöglichen bzw. Freigeben von verschiedenen Lautsprecherbetriebsarten bzw. -moden entsprechend der Lautsprechergruppe. Beispielsweise, "ermöglichen nur linke und rechte vordere Kanäle für Stereolautsprechergruppe A". Eine andere nützliche Statusnachricht ist "Ermöglichen linke und rechte vordere Kanäle eines Lautsprechers Gruppe B, um die empfangenen Sechskanal-Raumklangdaten auf Zweikanal-Stereo herunterzumischen". Dies wäre angebracht, wenn es in der Lautsprechergruppe B nur zwei Stereolautsprecher gäbe. Diese Mischinformation erscheint an dem Ausgang von der Kanalauswahlregister- und -statusdecodierlogik 1802 und wird zu der Kanalauswahl- und -mischer- und lautstärkenregelung bzw. -steuerung (1003 von 10) eingegeben. Zur selben Zeit kann eine andere Statusnachricht gesendet werden, welche besagt "Ermögliche vollständige Sechskanaldecodierung an Gruppe B". Dies wäre angebracht, wenn Lautsprechergruppe A aus einer vollständigen Ergänzung von sechs Surround- bzw. Raumklanglautsprechern bestünde. Erneut wird die Mischinformation in diesem Fall verwendet.
Eine andere Statusnachricht bedingt ein Freigeben oder Sperren eines Tieftöners entweder in einer Stereo- oder Raumklangkonfiguration. Dies wird verwendet, um die Fre quenzantwort der Frequenzweicheneinheiten, wie unten beschrieben, zu beeinflussen. Die Frequenzantwortauswahlinformation ist auch von dem Ausgang des Kanalauswahleinschubs 1000 verfügbar.
Eine andere Statusnachricht bedingt ein digitales Setzen bzw. Einstellen der Lautstärke des Lautsprechers. Diese Nachricht wird von der Kanalauswahlregister- und -statusdecodierlogik (1802 von 18) decodiert und von dem Kanalauswahleinschub ausgegeben. Die Nachricht bzw. Botschaft beinhaltet den gewünschten Wert der Lautstärkenregelung. Die Kanalauswahl- und Mischer- und Lautstärken-Regelungseinheit 1003 empfängt die Lautstärkeninformation und multipliziert den hereinkommenden digitalen Abtaststrom mit dem gewünschten Lautstärkewert. Ein Implementieren der Lautstärkeregelung bzw. -steuerung in dem Lautsprecher ermöglicht es der RF-Kommunikationsverbindung, mit einem geringeren dynamischen bzw. Dynamikbereich zu funktionieren, welcher gleich ist jenem, welcher von dem Medium kommt – z.B. Compact Disk oder DVD. In einer anderen Ausführungsform ist die Lautstärkenregelung in das digitale Frequenzweichenfilter implementiert. Es ist offensichtlich für jemanden mit Erfahrung in der Technik der digitalen Signalverarbeitung, daß die Lautstärkeregelungsfunktion in einem beliebigen der digitalen Audioverarbeitungsblocks von 10 implementiert werden kann, ohne den Charakter der Erfindung zu verändern. Das Schlüsselelement der vorliegenden Erfindung ist, daß die Lautstärkeregelung in den Lautsprecher implementiert ist, was einen reduzierten dynamischen bzw. Dynamikbereich bei dem RF-Übertragungssystem zuläßt.
Es ist offensichtlich, daß in der Struktur des Kanalauswahleinschubs kleine Veränderungen vorgenommen werden kön nen und daß viele Variationen möglich sind, ohne den Charakter der vorliegenden Erfindung zu verändern. Ein Schlüsselelement der vorliegenden Erfindung ist, daß Statusinformation über das RF-Übertragungssystem gesendet wird und daß diese Statusinformation, möglicherweise in Verbindung mit Schaltereinstellungen in dem Kanalauswahleinschub, das Freigeben und Sperren eines bestimmten Lautsprechers und die bestimmte Konfiguration einer Kanaldecodierung, Mischen und EQ für diesen Lautsprecher bestimmt.
Die Multikanal-Audioabtastung wird in die Kanalauswahl- und Mischer- und Lautstärkenregelung 1003 eingegeben, welche einen Kanal aus dem Multikanal-Digitalaudio-Abtastdateneingang auswählt oder mehrere Kanäle eines Raumklangsignals zu einem Kanal mischt und dies an das digitale Frequenzweichenfilter 1004 ausgibt. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird ein Zweiweg-Lautsprechersystem verwendet und daher teilt die digitale Frequenzweiche 1004 das digitale Audiosignal in einen hoch- und niederfrequenten Ausgang. In einer anderen Ausführungsform wird ein Drei- oder Vierwege-System verwendet und die digitale Frequenzweiche teilt das digitale Audiosignal in drei oder vier Bänder. Es gibt eine Anzahl von Vorteilen, digitales Filtern zur Implementierung der Frequenzweichenfunktion zu verwenden. Mit digitaler Filterung können genaue lineare Phasenfilter entwickelt bzw. konstruiert werden. Zusätzlich können die digitalen Filter hergestellt werden, um die nicht idealen Phasen- und Größenfrequenzcharakteristika der Lautsprecher selbst zu kompensieren. Zusätzlich können die digitalen Filterkoeffizienten für die digitale Frequenzweiche 1004 zu dem Lautsprecher hinuntergeladen werden, indem die Statusinformation genützt wird, welche decodiert ist und von dem Kanalauswahleinschub 1000 ausgegeben wird. Diese Koeffi zienten können speziell eingestellt werden, um akustische Differenzen bzw. Unterschiede in dem Raum auszugleichen, indem die Lautsprecher befindlich sind oder können eingestellt werden, ob ein Tieftöner in dem System vorhanden ist oder nicht. Eine unterschiedliche Größe und Gestalten bzw. Formen von Räumen und der Aufstellungen bzw. Orten von Lautsprechern, welche darin angeordnet sind, resultieren in unterschiedlichen und häufig unerwünschten Veränderungen in der Frequenzantwort für ein Lautsprechersystem. Diese können nahezu ausgelöscht bzw. eliminiert werden, indem herunterladbare Filterkoeffizienten für die digitale Frequenzweiche 1004 verwendet werden. Die nieder- und hochfrequenten Signale, welche von der digitalen Frequenzweiche 1004 ausgegeben werden, werden in zwei Digital-Analog-Konvertern bzw. -Umwandler (DACs) 1005, 1006 eingegeben. Die analogen Ausgaben bzw. Ausgänge der DACs 1005, 1006 werden einem Niederfrequenz-Leistungsverstärker 1008, der den Tieftöner antreibt (101, 111, 121 in 1), und einem Hochfrequenz-Leistungsverstärker 1007 eingegeben, welcher den Hochtöner antreibt (102, 112, 122 in 1).
Zusätzlich zum Auswählen des gewünschten Audiokanals bestimmt der Kanalwähler 1003 auch das Vorhandensein des geeigneten Kanals. Der Kanalwähler 1004 erzeugt ein Leistung-Ein/Aus-Binärsignal in Antwort auf das Vorhandensein oder Fehlen des ausgewählten Kanalsignals. Die Auto-Leistungs-Ein/Aus-Einheit 1014 bereitet dieses Signal auf und reicht es weiter zu dem Rest der Funktionen in die Lautsprechereingangsumwandlung und den Kanalwähler von 10. Auf diese Weise werden nur bei Vorhandensein eines gewünschten Signals die wichtigen, eine Leistung verbrauchenden Einheiten, wie beispielsweise die Leistungsverstärker in den Lautsprechern, eingeschaltet. Der RF-Empfänger in dieser Ausführungsform ist dauernd eingeschaltet und auf das Netz aufgeschaltet. In einer anderen Ausführungsform empfängt der RF-Empfänger auch das Signal von dem Auto-Leistungs- bzw. Autonetz-Ein/Aus-Schaltkreis. Bei Leistungs- bzw. Netz-Aus schaltet sich der Empfänger periodisch ein – z.B. 2 mal pro Sekunde – und tastet kurz den Eingangs-RF-Strom ab, um das Vorhandensein eines erwünschten Signals zu bestimmen. Wenn das erwünschte Signal vorhanden ist, wechselt das Autonetz-Ein/Rus-Signal in den Ein-Zustand und der RF-Empfänger schaltet in den vollen Betriebszustand. Diese Ausführungsform ist sogar noch leistungseffizienter, als wenn der RF-Empfänger andauernd in voll eingeschaltetem Zustand belassen wird. Dies ist für einen sehr niedrig gespeisten Batteriebetrieb geeignet, wo lange Standby- bzw. Bereitschaftszeiten benötigt werden. Im allgemeinen wird in der vorliegenden Erfindung vorausgesetzt bzw. angenommen, daß der Lautsprecher durch ein Anstecken in einen Standard AC-Auslaß betrieben wird, daß die erste Autonetz-Ein/Aus-Ausführung einfacher ist.
In einer anderen Ausführungsform des Auto-Leistungs-Ein/Aus-System erzeugt der Kanalauswahleinschub das Netz-Ein/Aus-Signal direkt in Beantwortung von speziellen Netz- bzw. Leistungs-Ein/Aus-Statusnachrichten.
Getrennte Leistungsverstärker für hohe und niedere Frequenzen sind besonders wünschenswert vom Standpunkt der Audiowiedergabequalität, jedoch tragen diese zu den Kosten des Systems bei. 11 zeigt eine andere Ausführungsform der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und -Kanalauswahl 103, 113, 123 von 1. In dieser Ausführungsform wurden die DACs und Leistungsverstärker durch digitale Eingangs-Klasse D-Ausgangsverstärker 1105, 1106 ersetzt. Diese Verstärker konvertieren den digitalen Eingangsstrom direkt in einen Pulsbreiten-modulierten (PWM) Ausgangsstrom, der direkt in die Lautsprecher gespeist wird. Dies ist eine extrem kosteneffektive Lösung. Um dabei zu helfen, eine Verzerrung zu reduzieren, werden die hochfrequenten und niederfrequenten PWM-Ströme spezifisch für den Hochtöner und Tieftöner eingestellt, welche beabsichtigt sind betrieben zu werden. Die Ausführungsform von 11 weist den gleichen Kanalauswahleinschub, Mischen, Lautstärkenregelung und Leistungs- bzw. Netz-Ein/Aus-Funktionen auf, wie die Ausführungsform von 10.
Beide Ausführungsformen von 10 und 11 benötigen einen Abtasttakt, um die einkommenden bzw. einlangenden Audioabtastdaten und nachfolgende Einheiten zu synchronisieren, welche auf den Daten arbeiten. Der Abtasttakt wird von dem rahmenden und Fehlerschutzdecoder und Abtasttaktgenerator erzeugt, wie er in 1 gezeigt wird.
In der Ausführungsform von 1 wird die Funktion einer Kanalauswahl in der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlungs- und Kanalauswahleinheit 103, 113, 123 durchgeführt. Dies entspricht einem Zeitdomänen-Multiplexverfahren (TDMA) eines Multiplexens der vielfachen Audiokanäle auf einen einzelnen RF-Frequenzträger. 15 zeigt eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird die Funktion einer Kanalauswahl eher in dem RF-Emfänger 1504, 1514, 1524 als in der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlungseinheit 1503, 1513, 1523 durchgeführt. 16 zeigt eine Ausführungsform des RF-Empfängers, welcher in der Ausführungsform von 15 verwendet wird. Hier setzt der Ausgang des Kanalauswahlregisters 1613, dessen Wert durch den Kanalauswahlschalter 1611 ge setzt wird, die RF-Trägerfrequenz für den augenblicklichen bzw. gegenwärtigen Lautsprecher fest. In dieser Ausführungsform empfangen alle Lautsprecher auf einer unterschiedlichen Trägerfrequenz und der RF-Sender 1531 sendet jeden Audiokanal auf einer getrennten Trägerfrequenz. Dies entspricht einem Frequenzdomänen-Multiplexverfahren (FDMA) eines Multiplexens der vielfachen Audiokanäle. Wie in der Ausführungsform von 16 gezeigt wird, setzt das Kanalauswahlregister die Trägerfrequenz sowohl von dem RF-Hinunterkonverter 1602 und IF-Quadratur-Demodulator 1603. In einer anderen Ausführungsform nur die Trägerfrequenz des IF-Quadratur-Demodulators 1603. 17 zeigt eine andere Ausführungsform des RF-Empfängers, welcher in der Ausführungsform von 15 verwendet wird. In dieser Ausführungsform setzt das Kanalauswahlregister 1713 den Spreizungscode für den RF-Empfänger. Dies entspricht einem Codeunterteilungs-Mehrfachzugriff- (CDMA) -Verfahren eines Multiplexens der vielfachen Audiokanäle. Entsprechend der RF-Empfänger-Ausführungsform von 17 übermittelt der RF-Sender 1531 die mehrfachen Audiokanäle, die verschiedene Spreizcodes verwenden.
In der Ausführungsform der in 15 gezeigten, vorliegenden Erfindung wird der Kanalauswahlschalter 1611, 1711 in den RF-Empfänger bewegt, so daß er die RF-Trägerfrequenz und Subträgerfrequenzen oder den Spreizungscode setzen bzw. einstellen kann. Dies resultiert in einer neuen Ausführungsform der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlungseinheit 1503, 1513, 1523. Diese Ausführungsform ist identisch mit den Ausführungsformen der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und -Kanalauswahl, welche oben für 1 beschrieben wurde, 103, 113, 123, außer, daß eine neue Ausführungsform eines Kanalauswahleinschubs verwendet wird. Diese Kanalauswahleinschubs-Ausführungsform wird in 19 gezeigt. Es ist dieselbe wie jene für 18, ausgenommen ohne Kanalauswahlschalter. In dieser Ausführungsform des Kanalauswahleinschubs bzw. -Interface wird keine tatsächliche Kanalauswahl durchgeführt, sondern nur eine Statusdecodierung und Gruppenauswahlschalten, wobei jedoch der Name zur Kontinuität beibehalten wird.
Das Blockdiagramm von 2 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird der digitale Audioabtaststrom digital komprimiert, bevor er durch die Luft gesendet wird. An dem Lautsprecher wird der komprimierte digitale Audioabtaststrom entkomprimiert und ein einzelner Kanal von unkomprimiertem Audio wird an die Lautsprecher ausgegeben. Durch ein Senden von digital komprimiertem Audio wird die erforderliche Bitrate für eine RF-Übertragung reduziert, was die RF-Entwicklung bzw. -Konstruktion stark vereinfacht.
Audio von dem Compakt Disk Player bzw. Compakt Disk Spieler 235 ist unkomprimiertes Stereo bei 44100*2*16 = 1,411,200 Bits/s. Audio von dem DVD-Spieler 234 ist Multikanal komprimiertes Audio – beispielsweise Sechskanal Dolby AC-3 komprimiertes Audio oder Achtkanal MPEG-2 komprimiertes Audio. Das komprimierte Sechs- oder Achtkanal-Audio von der DVD-Scheibe weist eine gemischte Bitrate von annähernd bzw. ungefähr 500,000 Bits/s auf. Das unkomprimierte Stereoaudio von dem CD-Spieler mit einer Bitrate von 1411200 Bits/s wird in einen Stereodigital-Audiocodierer 233 eingegeben, welcher das Audio komprimiert, um einen Bitstrom von annähernd 500,000 Bits/s zu erzeugen. Obwohl das komprimierte CD-Audio nur ein Zweikanal-Signal ist, weist es dieselbe Bitrate auf wie das komprimierte DVD-Audio mit sechs oder acht Kanälen. Der Stereodigital-Audiocodierer 233 verwendet einen kleineren Kompressionsfaktor als jenen, der verwendet wurde, um das DVD-komprimierte Audio zu erzeugen. Dieser kleinere Komprimierungsfaktor gestattet eine höhere Wiedergabegüte in dem Stereoaudiostrom und gestattet eine einfachere Konstruktion in dem Stereodigital-Audiocodierer 233.
Eine digitale Audiokomprimierung hoher Wiedergabegüte, wie beispielsweise AC-3 oder MPEG-2, wird in Blöcken durchgeführt. Ein Block von digitalen Audioabtastungen wird zu einer Zeit bzw. gleichzeitig verwendet, um einen Block von komprimierten digitalen Audiodaten Bits zu erzeugen. AC-3 und MPEG-2 sind wahrnehmbare Audiocodierer. Wahrnehmende Audiocodierer sind jenen mit Erfahrung in der Technik von hoch wiedergabetreuer digitaler Audiodatenkomprimierung wohl bekannt. Der Stereodigital-Audiocodierer 233 ist ein derartiger wahrnehmender Codierer. 14 zeigt eine Ausführungsform eines einzelnen Kanals des Stereodigital-Audiocodierers 233. Der Eingangsstrom bzw. Eingabestrom von digitalen Abtastungen wird in überlappenden Blöcken genommen. Jeder derartige Block wird mit einem schräg zulaufenden Fenster 1400 multipliziert, wie beispielsweise einem Hanning-Fenster. Der gefensterte Abtastblock wird in die Frequenzdomäne unter Verwendung einer diskreten Cosinus-Transformation 1401 umgeformt. Der Frequenzmaßstab wird umgewandelt in einen quasi-logarithmischen kritischen Bandratenmaßstab 1402. Eine psychoakustische verdeckte bzw. maskierte Schwellenkurve wird für die Frequenzdomänendaten 1403 berechnet. Es ist bekannt, daß weiche Töne bzw. Klänge mit Frequenzen nahe jenen von lauteren Tönen durch ein Verdecken bzw. Ausblenden unhörbar sein können. Die verdeckte bzw. ausgeblendete Schwellenkurve definiert einen frequenz abhängigen Pegel, unter welchem Töne unhörbar sind. Die verdeckte Schwellenkurve bzw. Schwellwertkurve ist abhängig von dem Frequenzinhalt des Eingabeblocks. Die Anzahl von komprimierten digitalen Audiobits, welche für jeden digitalen Audioeingangsabtastblock ausgegeben werden, ist fixiert bzw. festgesetzt. Die eingegebenen, quasi-logarithmisch beabstandeten Frequenzbänder des eingegebenen bzw. Eingangsfrequenzdomänenblocks werden entsprechend der relativen Hörbarkeit von deren bandinterner Energie angeordnet. Diese Hörbarkeit wird in bezug auf die berechnete verdeckte Schwellwertkurve bestimmt. Die festgesetzte bzw. fixierte Anzahl von Bits pro Komprimierungsblock sind über die unterschiedlichen Frequenzen 1404, 1405 entsprechend deren relativer Hörbarkeit verteilt. Vollständig unhörbare Bänder können Null zugeordnete Bits empfangen. Einige Bänder können mit 1 – 2 Bits codiert sein, andere mit 12 Bits. Die quantisierten Frequenzbänder werden in einen einzelnen komprimierten digitalen Audiorahmen 1406 für eine Übertragung zu dem Lautsprecher gestopft.
Die Blöcke von komprimierten digitalen Audiodaten begleitend sind ein Bittakt und ein Rahmentakt. Der Bittakt synchronisiert einzelne bzw. individuelle Bits in dem komprimierten Audiostrom. Der Rahmentakt markiert die Grenzen zwischen Blöcken von komprimiertem Audio. Eine festgesetzte bzw. feststehende Anzahl von Audioabtastungen wird als Eingang zu jedem komprimiertem Audioblock spezifiziert und eine feststehende Anzahl von komprimierten Audiobits wird an jeden Block ausgegeben. Deshalb gibt es dort ein feststehendes Frequenzverhältnis zwischen dem eingegebenen digitalen Audioabtasttakt und dem ausgegebenen komprimierten digitalen Audiobittakt und komprimierten digitalen Audiorahmentakt. Für einige Verfahren kann es eine dynamische Auswahl zwischen einer kleinen Anzahl von unterschiedlichen Blockgrößen geben, aber es wird offensichtlich für jemandem mit Erfahrung in der Technik der Entwicklung von digitalen Audiokompressoren mit hoher Wiedergabegüte sein, daß dies nicht den Charakter der vorliegenden Erfindung verändert.
Der Selektor bzw. Auswähler 232 wählt zwischen den beiden 500,000 Bit/s komprimierten Audiodatenströmen zusammen mit ihren begleitenden Bit- und Rahmentakten. Der ausgewählte Strom wird an die rahmende und Fehlerschutz-Codiereinheit 236 weitergereicht bzw. -gegeben. Ein Blockdiagramm der rahmenden und Fehlerschutz-Codiereinheit ist in 6 gezeigt. Die Funktionen in 6 sind fast identisch mit jenen von 5, welche früher für den Fall von nicht komprimiertem Audio beschrieben wurden. Die Unterschiede sind, daß der komprimierte digitale Audiobitstrom, welcher in 6 eingegeben wird, bereits in komprimierte digitale Audiorahmen unterteilt ist, deren Grenzen durch den komprimierten digitalen Audiorahmentakt markiert sind, welche ebenso in 6 eingegeben werden. Da die Frequenz des komprimierten digitalen Audiobittakts ein feststehendes Verhältnis der Frequenz des Audioabtasttakts ist, und da der Frequenz-Audioabtasttakt ein feststehendes Verhältnis der Frequenz der Symbol- und Chiptakte ist, ist dann die Frequenz des komprimierten digitalen Audiobittakts ebenso ein feststehendes Verhältnis der Frequenz von Symbol- und Chiptakten. Dies erlaubt es den Symbol- und Chiptakten in 6, durch Frequenzmultiplikation und Taktteilung des komprimierten digitalen Audiobittakts erzeugt zu werden. Dies wird durch den Chiptakt- und Symboltaktgenerator 605 auf eine Weise erreicht, die ähnlich ist zu jener, welche für 505 von 5 beschrieben wurde. Der Rest der Funktionen von 6 sind dieselben wie jene von 5. Der Aus gang von 6 wird demselben RF-Sender eingegeben, wie er in 4 beschrieben wurde.
Gerade so wie in 1, weist jeder Lautsprecher in 200, 210, 220 eine Antenne 205, 215, 225 und RF-Empfänger 204, 214, 223 auf, welche zu jenen von 1 identisch sind. Der Ausgang der RF-Empfänger wird dem rahmenden und Fehlerschutzdecoder und Taktgenerator 206, 216, 226 eingegeben. Ein Blockdiagramm des rahmenden und Fehlerschutzdecoders und Taktgenerators wird in 9 gezeigt. Die Funktionen von 9 sind größtenteils identisch mit den Funktionen von 8, welche für den nicht komprimierten Audiofall beschrieben wurden. Der Unterschied ist, daß der Ausgang des Demultiplexers bzw. Entschachtlers 904 ein Bitstrom ist, welcher aus komprimierten digitalen Audiorahmendaten besteht, deren Grenzen von dem komprimierten digitalen Audiorahmentakt markiert sind, welcher auch von dem Demultiplexer 904 ausgegeben ist. Der komprimierte Audiobittakt- und Audioabtasttaktgenerator 905 funktioniert ähnlich wie sein Gegenstück 805 in 8, außer daß er zusätzlich zu einem Regenerieren des Audioabtasttakts auch den komprimierten digitalen Audiobittakt regeneriert, um die Bits, welche von dem Demultiplexer bzw. Entschachtler kommen, zu synchronisieren. 13 zeigt eine andere Ausführungsform der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und komprimierten Audiodecoder- und Kanalauswahleinheit.
In der Ausführungsform von 2 wird der Ausgang des rahmenden und Fehlerschutzdecoders und Taktgenerators 206, 216, 226, bestehend aus komprimiertem Audiorahmen und Bittakt-Audioabtasttakten und komprimiertem Audiobitstrom, in die Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und kompri mierte Audiodecoder- und Kanalauswahleinheit 203, 213, 223 eingegeben.
12 zeigt ein Blockdiagramm der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und komprimierten Audiodecoder- und Kanalauswahleinheit. Jeder empfangene Rahmen von komprimiertem digitalem Audio wird in die Bitfeldextraktions- und Kanalauswahleinheit 1203 eingegeben. Hier werden die quantisierten Bitfelder für jedes Frequenzband für jeden Kanal identifiziert. Nur die Bitfelder für den (die) ausgewählten Kanal oder Kanäle entsprechend dem Ausgang des Kanalauswahleinschubs bzw. -Interface 1200 werden ausgewählt. Der Kanalauswahleinschub ist identisch mit jenem, welcher in 18 gezeigt wird. Die Bitfelder werden entquantisiert und maßstäblich rückgewandelt zu der originalen bzw. ursprünglichen linearen Frequenz in der Einheit 1204 zum Ent- bzw. Dequantisieren von Frequenzbandbitfeldern und maßstäblichen Rückwandeln zum linearem Frequenzmaßstab und Mischen und Lautstärkenregelung. Wenn der durch den Kanalauswahleinschub 1200 spezifizierte Mischmodus ein Hinuntermischen von Multikanal-Raumklang auf Stereo anzeigt, dann führt die Einheit 1204 zum Entquanitisieren der Frequenzbandbitfelder und maßstäblichen Rückwandeln auf linearen Frequenzmaßstab und Mischen und Lautstärkenregelung auch diese Mischfunktion in der Frequenzdomäne durch. Die Lautstärkenregelungsfunktion wird ebenso in der Frequenzdomäne in 1204 basierend auf Statusinformation implementiert, welche durch den Kanalauswahleinschub 1200 empfangen wird. Der Ausgang von 1204 ist ein linearer Frequenzdomänen-Datenblock, welcher inverse umgeformt bzw. konvertiert 1205 ist, um zu der Zeitdomäne zurückzukehren. Der invers umgeformte bzw. transformierte Block ist ein gefensterter Zeitdomänenblock bzw. Zeitmultiplexblock, dessen erste Hälfte überlappend addiert 1207 mit der zweiten Hälfte des vorangegangenen Zeitmultiplexblocks ist, um einen neuen halben Ausgabeblock von unkomprimierten Audioabtastdaten zu erzeugen. Gerade so wie in der unkomprimierten Ausführungsform von 11 ist das unkomprimierte digitale Zeitmultiplex- bzw. Zeitdomänen-Audiosignal aufgespaltet in hohe und niedere Frequenzbänder durch die digitale Frequenzweiche 1208, deren Koeffizient durch Ausgabe von dem Kanalauswahleinschub 1200 gesetzt werden kann, und die Bänder werden zu Klasse D digitalen Eingangs-PWM-Verstärkern 1209, 1210 gesendet, welche Signale für den Tieftöner und Hochtöner erzeugen. In einer anderen Ausführungsform werden die Klasse D-Digitalverstärker 1209, 1210 durch DACs und analoge Leistungsverstärker ersetzt, wie in 10.
13 zeigt eine andere Ausführungsform der Digital-auf-Lautsprecher-Eingangsumwandlung und komprimierten Audiodecoder- und Kanalauswahleinheit. In dieser Ausführungsform ist die digitale Frequenzweichenfunktion als eine digitale Frequenzmultiplex- bzw. -domänenfrequenzweiche 1305 implementiert, bevor die Daten in die Zeitdomäne invers transformiert werden. Dies ist eine besonders wirtschaftliche Implementierung der Frequenzweichenfunktion. Ein Übergangskoeffizient, diesmal in der Frequenzdomäne, kann durch den Kanalauswahleinschub 1300 gesetzt bzw. eingestellt werden. Die digitale Frequenzmultiplexfrequenzweiche resultiert in getrennten Frequenzmultiplexdatenblöcken für die hochfrequenten und niederfrequenten Bänder. Diese Blöcke werden getrennt invers umgeformt 1306, 1308 und überlappend addiert 1307, 1309, um die hoch- und niederfrequenten digitalen Zeitdomänen- bzw. Zeitmultiplexsignale zu erzeugen, welche den hoch- und niederfrequenten DACs 1310, 1312 und dann zu den hoch- und niederfrequenten Leistungsverstärkern 1311, 1313 eingegeben werden. Die DACs und Leistungsverstärker von 13 können durch digitale Klasse D Eingangsverstärker ersetzt werden, wie in 12.
Die Ausführungsformen von 12 und 13 weisen dieselben automatischen Leistungs- bzw. Netz-ein/aus-Ausführungsformen auf, wie jene von 10, welche früher beschrieben wurden.
Die Ausführungsformen von 12 und 13 erfordern einen komprimierten Audiorahmentakt, einen komprimierten Audiobittakt und einen unkomprimierten Abtasttakt, um die einlangenden bzw. eingehenden komprimierten Audioabtastdaten und später die unkomprimierten Abtastdaten zu synchronisieren. Diese Takte werden durch einen rahmenden und Fehlerschutzdecoder und Taktgenerator erzeugt, wie in gezeigt wird.
In den Ausführungsformen von 12 und 13 ist die Lautstärkeregelfunktion implementiert in die Einheit zum Dequantisieren der Frequenzbandbitfeldern und maßstäblichen Rückformen zum linearen Frequenzmaßstab und Mischen und Lautstärkenregelung. Wie bei 10 kann die Lautstärkenregelfunktion zu jedem der digitalen Audioverarbeitungsblöcke in 12 und 13 bewegt bzw. verschoben werden, ohne den Charakter der vorliegenden Erfindung zu verändern.
Sowohl in den unkomprimierten als auch komprimierten Ausführungsformen von 1 und 2 sind die RF-Empfänger in jedem Lautsprecher dazu entworfen, um in einem der unlizensierten Meßtechnik-, wissenschaftlichen und medizinischen (ISM) Frequenzbänder zu funktionieren, welche durch FCC in den U.S. definiert werden. Diese Bänder sind um 900 MHz, 2,4 GHz und 5,7 GHz zentriert. International ist 900 MHz für diesen Typ von Erzeugnis nicht verfügbar. Welches Übertragungsfrequenzband auch immer verwendet wird, das Wichtige daran ist, daß die Bandbreite ausreichend ist, um die übertragenen Bitströme so zu unterstützen, wie dies oben beschrieben wurde. Es ist offensichtlich für jemandem mit Erfahrung in der Technik, daß fast jedes Übertragungsband theoretisch zu diesem Zweck verwendet werden kann, solange die Bandbereite ausreichend ist. Insbesondere werden Ausführungsformen für verschiedene Länder selbstverständlich unterschiedliche Übertragungsbänder verwenden.
In allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche oben besprochen bzw. diskutiert wurden, welche eine digitale Audiodatenkompression verwenden, wurde auf AC-3 und MPEG-2 wahrnehmendes Audiocodieren und Decodieren Bezug genommen. AC-3 und MPEG-2 sind zwei wichtige Ausführungsformen von wahrnehmenden Codierern, wobei es aber offensichtlich für jemandem mit Erfahrung in der Technik der Entwicklung von wahrnehmenden Codierern und Decodierern ist, daß beliebige wahrnehmende Audiocodierer in der gegenwärtigen Erfindung verwendet werden können, ohne den Charakter der Erfindung zu verändern. Außerdem ist es nicht notwendig, einen wahrnehmenden Audiocodierer in der vorliegenden Erfindung zu verwenden. In einigen Anwendungen kann ein einfacherer Zeitdomänenaudiocodierer bzw. Zeitmultiplexaudiocodierer, wie beispielsweise ein ADPCM oder linear voraussagender Codierer verwendet werden. Mit einem geeigneten Rahmen zur Fehlerkorrektur und -erfassung bzw. -detektion können diese einfacheren Codierer verwendet werden, ohne den Charakter der vorliegenden Erfindung zu verändern.

Claims

Verzweigtes bzw. verteiltes, drahtloses, digitales Lautsprechersystem, umfassend: eine Tonübertragungsvorrichtung (130 – 136, 230 – 236, 1530 – 1536), enthaltend – Mittel (132 – 135, 232 – 235, 1532 – 1535) zum Empfangen von eingegebenen digitalen Tondaten bzw. digitalen Eingabetondaten, Mittel (136, 236, 1536) zum Ausbilden von wenigstens zwei Tonkanälen von Übertragungsdaten basierend auf den eingegebenen, digitalen Tondaten und Mittel (130 – 131, 230 – 231, 1530 – 1531) zum Übertragen eines RF-Signals, enthaltend die wenigstens zwei Übertragungsdatenkanäle; und gekennzeichnet dadurch, daß es weiters umfaßt: wenigstens zwei diskrete bzw. gesonderte, drahtlose Lautsprecher (100, 110, 120, 200, 210, 220, 1500, 1510, 1520), wobei jeder Lautsprecher beinhalted Mittel (104, 204, 1504) zum Empfangen des RF-Signals, Mittel (103, 203, 1503) zum Auswählen von einem der Tonkanäle aus dem RF-Signal, Mittel (103, 203, 1503) zum Ausbilden eines auszugebenden Tonsignals bzw. Ausgabetonsignals basierend auf dem gewählten Tonkanal, und Mittel (101 – 102, 201 – 202, 1501 – 1502) zum Senden bzw. Verbreiten bzw. Übertragen von Lauten bzw. Schall basierend auf dem auszugebenden Tonsignal.
Verzweigtes bzw. verteiltes, drahtloses, digitales Lautsprechersystem, umfassend: eine Tonübertragungsvorrichtung, enthaltend – Mittel zum Erhalten von eingegebenen digitalen Tondaten bzw. digitalen Eingabetondaten, Mittel zum Ausbilden von wenigstens zwei Kanälen von zu übertragenden Daten bzw. Übertragungsdaten basierend auf den eingegebenen, digitalen Tondaten, Mittel (503, 603) zum Ausbilden von Lautsprechergruppendaten zum selektiven Anzeigen von zu aktivierenden Lautsprechern; und Mittel zum Übertragen eines RF-Signals, umfassend die Übertragungsdaten und die Lautsprechergruppendaten; und gekennzeichnet dadurch, daß es weiters umfaßt: wenigstens zwei diskrete bzw. gesonderte, drahtlose Lautsprecher, wobei jeder Lautsprecher umfaßt – Mittel (1504) zum Empfangen des RF-Signals, Mittel (1611, 1711, 1800, 1801, 1900) zum Zuweisen des Lautsprechers zu einer Lautsprechergruppe, Mittel (1000, 1100, 1200, 1300) zum selektiven Aktivieren des Lautsprechers gemäß den Lautsprechergruppendaten, Mittel zum Ausbilden eines auszugebenden Tonsignals basierend auf den Übertragungsdaten, und Mittel zum Senden bzw. Verbreiten bzw. Übertragen von Lauten bzw. Schall basierend auf dem auszugebenden Tonsignal.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin: die Tonübertragungsvorrichtung weiters umfaßt – Mittel zum Erhalten eines Tonabtasttaktes, der mit den eingegebenen, digitalen Tondaten synchronisiert ist, und Mittel zum Ausbilden eines RF-Übertragungstaktes basierend auf dem Tonabtasttakt, worin die Mittel zur Übertragung (130 – 131, 230 – 231, 1530 – 1531) ein RF-Signal basierend auf den Übertragungsdaten und dem Übertragungstakt übertragen; und der drahtlose Lautsprecher weiters umfaßt – Mittel (106, 206, 1506) zum Ausbilden eines abgeleiteten Abtasttaktes basierend auf dem Übertragungstakt; und wobei die Mittel zum Senden bzw. Verbreiten bzw. Übertragen von Lauten bzw. Schall, die bzw. der mit dem abgeleiteten Abtasttakt synchronisiert sind bzw. ist, übertragen bzw. senden bzw. verbeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die Mittel zum Erhalt eines Tonabtasttaktes Mittel zum Empfangen eines diskreten, eingegebenen Tonabtasttaktes, der mit den eingegebenen Tondaten bzw. Eingabetondaten assoziiert ist, umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die Mittel zum Erhalt eines Tonabtasttaktes Mittel zum Ableiten des Tonabtasttaktes von den Eingabetondaten umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das RF-Signal eine Rahmenmarkierung umfaßt und weiters Mittel zum Synchronisieren des Lautsprechers basierend auf der Rahmenmarkierung umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, worin die eingegebenen, digitalen Tondaten digitale Tonproben bzw. Tonabtastungen in der Form von einem digitalen Tonbitstrom umfassen und worin die Rahmenmarkierungen innerhalb des Bitstroms mit einer zeitlichen Genauigkeit von wenigstens einer Tondatenabtastung positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Rahmenmarkierungen innerhalb des Bitstroms mit einer zeitlichen Genauigkeit von wenigstens der Größenordnung eines Tondatenbits aus dem Bitstrom positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Rahmenmarkierungen innerhalb des Bitstroms mit einer zeitlichen Genauigkeit von wenigstens in der Größenordnung von einer Abtastperiode des RF-Übertragungstaktes positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das RF-Signal kontinuierlich in einem Echtzeitdatenstrom übertragen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das RF-Signal Statusdaten umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, worin die Statusdaten ein Steuer- bzw. Regelsignal zum Aktivieren des drahtlosen Lautsprechers umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, worin die Statusdaten ein Steuer- bzw. Regelsignal zum Steuern bzw. Regeln der Lautstärke des verbreiteten bzw. übertragenen bzw. gesendeten Schalls umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, worin die Statusdaten ein Steuer- bzw. Regelsignal zum Steuern bzw. Regeln der Entzerrung des verbreiteten bzw. übertragenen bzw. gesendeten Schalls umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Übertragungsvorrichtung weiters Mittel zum mehrfachen Ausnützen der wenigstens zwei Kanäle der Tonübertragungsdaten vor der Übertragung umfaßt, und jeder Lautsprecher weiters Mittel zum Demultiplexen bzw. Entschachteln des empfangenen RF-Signals umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin die Übertragungsvorrichtung weiters Mittel (136, 236, 1536) zum Generieren eines Statuskanals umfaßt, wobei die Mittel zum mehrfachen Nutzen bzw. Multiplexen weiters den Statuskanal mit den wenigstens zwei Kanälen der Tonübertragungsdaten mehrfach nutzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Mittel zum Übertragen weiters Mittel zum Übertragen von wenigstens zwei RF-Signalen an wenigstens zwei einander entsprechenden, unterschiedlichen Frequenzen umfassen, wobei jedes RF-Signal auf einem der Übertragungsdatentonkanäle basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Tonübertragungsvorrichtung weiters einen digitale Toncodiereinrichtung (500, 502, 600, 602, 800, 802, 900, 902) zum Komprimieren der eingegebenen, digitalen Tondaten umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Mittel (132 – 135, 232 – 235, 1532 – 1535) zum Empfangen von digitalen Tondaten für den Empfang von Datenströmen von zwei diskreten Quellen adaptiert sind und Mittel (132, 232, 1532) zum Auswählen von einem der Datenströme als eingegebene, digitale Tondaten umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Mittel (132 – 135, 232 – 235, 1532 – 1535) zum Empfangen von digitalen Tondaten für den Empfang von Datenströmen von einem Ton-CD-Spieler oder von einem DVD-Spieler adaptiert sind.
Diskreter Lautsprecher (100, 110, 120, 200, 210, 220, 1500, 1510, 1520) zur Verwendung in einem verzweigten, digitalen, drahtlosen Lautsprechersystem, wobei der Lautsprecher umfaßt: Mittel (104, 204, 1504) zum Empfangen eines RF-Signals, umfassend wenigstens zwei Tonkanäle von zu übertragenden Daten bzw. Übertragungsdaten, Mittel (103, 203, 1503) zum Auswählen von einem der Tonkanäle von zu übertragenden Daten bzw. Übertragungsdaten, Mittel (103, 203, 1503) zum Ausbilden von auszugebenden Tondaten bzw. Ausgabetondaten basierend auf dem gewählten Kanal und Mittel (101, 201, 202, 1501, 1502) zum Übertragen bzw. Senden bzw. Verbreiten von Schall bzw. Lauten basierend auf den auszugebenden Tondaten.
Vorrichtung nach Anspruch 21, weiters umfassend Mittel (1611, 1711, 1800, 1801, 1900) zum Zuweisen des Lautsprechers zu einer Lautsprechergruppe und Mittel zum selektiven Aktivieren des Lautsprechers basierend auf der zugewiesenen Lautsprechergruppe.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Mittel zum Empfangen des RF-Signals Mittel zum Empfangen von Statusdaten, die in dem RF-Signal enthalten sind, umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, worin die Mittel zum Empfangen der Statusdaten ein Mittel zum Empfangen eines Steuer- bzw. Regelsignals umfassen, das innerhalb der Statusdaten enthalten ist, um den drahtlosen Lautsprecher zu aktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 23, worin die Mittel zum Empfangen der Statusdaten ein Mittel zum Empfangen eines Steuer- bzw. Regelsignals zum Steuern bzw. Regeln der Lautstärke des übertragenen bzw. gesendeten bzw. verbreiteten Schalls umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, worin die Mittel zum Empfangen von Statusdaten Mittel zum Empfangen eines Steuer- bzw. Regelsignals zum Steuern bzw. Regeln der Entzerrung des übertragenen bzw. gesendeten bzw. verbreiteten Schalls umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, worin die zwei Kanäle der Tonübertragungsdaten vor der Übertragung mehrfach genutzt werden und weiters Mittel (106, 206, 1506) zum Demultiplexen des empfangenen RF-Signals umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, worin das RF-Signal eine Rahmenmarkierung umfaßt und weiters Mittel zum Synchronisieren des Lautsprechers basierend auf der Rahmenmarkierung umfaßt.