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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen digitalen Audio-Rundfunkempfänger, insbesondere
auf ein Verfahren, durch das ein digitaler Audio-Rundfunkempfänger eine
Rahmensynchronisation erwirbt.
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Es
wird angenommen, dass das empfangene digitale Audio-Rundfunksignal,
das nachfolgend als DAB-Signal bezeichnet wird, der Empfehlung BS.774
des Radiotelekommunikationssektors der International Telecommunications
Union (ITU-R) mit dem Titel "Service
requirements for digital sound broadcasting to vehicular, portable,
and fixed receivers using terrestrial transmitters in the VHF/UHF bands" entspricht. Das
Rundfunksignal ist demgemäß in Rahmen
unterteilt, jeder beginnend mit einem Nullsymbol, in welchem die
Trägeramplitude
auf null herabgesetzt ist, als ein Rahmensynchronisationssignal.
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In
dem Rest jedes Rahmens wird orthogonal frequencydivision multiplexing
(OFDM) verwendet, um mehrere Subträgersignale, auf die digitale
Daten durch quaternäre
Differenzphasenumtastung (QPSK) moduliert sind, zu kombinieren.
Wirksame Fehlerkorrekturtechniken, enthaltend Verschachtelungs-
und konvolutionelle Codierung, ermöglichen, dass die digitalen
Daten mit hoher Geschwindigkeit und hoher Zuverlässigkeit übertragen werden, selbst zu
mobilen Empfangsstationen, die einen wesentlichen Mehrpfadschwund
erfahren. die digitalen Daten weisen verdichtete Audiodaten auf,
die gemäß dem ISO/MPEG-Audioschicht-Zwei-Standard
codiert sind.
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ISO
bedeutet International Standards Organization, und MPEG bedeutet
Motion Picture Experts Group.
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Ein
digitaler Audio-Rundfunkempfänger
erlangt eine Rahmensynchronisation durch Erfassen der Nullsymbole
am Anfang jedes Rahmens. Der Empfänger muss vier BS.774 Übertragungsmoden mit
drei unterschiedlichen Rahmenlängen
und vier unterschiedlichen Nullsymbollängen bewältigen. Der Empfänger muss
den Übertragungsmodus
aus den Rahmen- und Symbollängen
ableiten. Der Empfänger
muss auch momentanen Schwund und andere Typen von Störungen bewältigen,
die fälschlicherweise
als Rahmensynchronisationssignale erkannt werden.
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Ein
herkömmliches
Verfahren zum Erlangen einer Rahmensynchronisation, das später im Einzelnen
beschrieben wird, beginnt mit der Erfassen des Intervalls zwischen
Rahmensynchronisationssignalen (Nullsymbolen) unter Verwendung einer
Torschaltung, um Störungen,
die zu den Zeiten, zu denen kein Rahmensynchronisationssignal erwartet
wird, zu blockieren. Wenn Rahmensynchronisationssignale in einer
ausreichenden Anzahl von regelmäßigen, aufeinander
folgenden Intervallen, die gleich der Rahmenlänge in einem der Übertragungsmoden
sind, beobachtet wurden, kann mit einem hohen Wahrscheinlichkeitsgrad
angenommen werden, dass die beobachteten Rahmensynchronisationssignale
gültige
Signale sind, die nicht durch Störungen
verursacht wurden. Als Nächstes
wird, falls erforderlich, die Länge der
Rahmensynchronisationssignale erfasst, um zwischen Übertragungsmoden
zu unterscheiden, die dieselbe Rahmenlänge, aber unterschiedliche
Symbollängen
haben.
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Ein
Problem bei diesem Verfahren besteht darin, dass, wenn ein Störimpuls
fälschlicherweise als
ein Rahmensynchronisationssignal erfasst wird, die Torschaltung
zu den falschen Zeiten arbeiten kann und gültige Rahmensynchronisationssignale blockiert.
Eine Periode, die zumindest gleich der längsten Rahmenlänge ist,
verstreicht dann, bevor der Fehler erkannt wird. Wenn der Fehler
erkannt ist, muss die Suche nach Rahmensynchronisationssignalen
von Neuem beginnen.
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Ein
anderes Problem besteht darin, dass eine Unterscheidung zwischen
den beiden Übertragungsmoden
mit gleichen Rahmenlängen
nicht beginnt, bevor die Rahmenlänge
identifiziert wurde. Eine zuverlässige
Unterscheidung erfordert die Messung der Längen einer Anzahl von Rahmensynchronisationssignalen,
so dass der gesamte Vorgang zeitaufwendig ist.
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Ein
anderes Problem besteht darin, dass die Torschaltung Störimpulse,
die nahe erwarteten Rahmensynchronisationssignalen auftreten, nicht
blockiert. Wenn einem Rahmensynchronisationssignal beispielsweise
ein Störimpuls
unmittelbar vorhergeht, kann die Länge des Störimpulses anstelle der Länge des
Rahmensynchroni sationssignals gemessen werden, was zu einer fehlerhaften
Modenunterscheidung führt.
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Die
DE 44 03 408 C beschreibt
ein Verfahren zum Identifizieren des Übertragungsmodus eines rahmenorientierten
digitalen Mehrkanalsignals gemäß der Mehrkanalstruktur
(Anzahl von Kanälen
und ihre Trennung) und/oder den Übertragungszeiten
bestimmter Teile des Signals. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
beziehen sich "Übertragungszeiten" auf die Impulsbreite
des als ein Rahmensynchronisationssignal beim digitalen Audio-Rundfunk verwendeten
Nullsignals und auf das Intervall zwischen Nullsignalen. Es ist
ein Beispiel gezeigt, bei dem zwei Übertragungsmoden vorhanden
sind, wobei die Impulsbreite und das Intervall des Nullsymbols in
dem ersten Modus jeweils länger
als in dem zweiten Modus sind. Die Impulsbreite und/oder das Intervall
des Nullsymbols wird gemessen und der Übertragungsmodus dementsprechend
identifiziert, durch Vergleichen der gemessenen Werte mit vorher gespeicherten
Werten, die die Standardimpulsbreite oder das Standardintervall
in jedem Modus anzeigen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rahmensynchronisation
in einem digitalen Audio-Rundfunkempfänger schnell
und zuverlässig
trotz der Anwesenheit von Störungen
zu erlangen.
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Aspekte
der Erfindung sind in den begleitenden Ansprüchen wiedergegeben.
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Durch
Aufrechthalten einer Historie von vergangenen Impulsbreiten, Intervallen
und Zählwerten in
dem Speicher ist die Steuerschaltung in der Lage, sowohl Impulsbreiten
als auch Intervalle von dem Anfang des Erlangungsvorgangs zu berücksichtigen und
sich Fehlern zu erholen, die aufgrund von Störungen gemacht wurden, ohne
dass wieder mit dem Zählen
von null an begonnen werden muss.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den angefügten
Zeichnungen:
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1 ist
ein beispielhaftes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen digitalen
Audio-Rundfunkempfängers;
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2 illustriert
die Rahmenstruktur eines DAB-Signals;
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3 ist
eine Tabelle von Übertragungsmodusparametern;
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4 illustriert
Blöcke
von dem in dem Speicher in 1 gespeicherten
Daten;
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5A, 5B und 5C sind
ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise eines ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung beschreibt;
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6 ist
ein Flussdiagramm, das eine Subroutine, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
und in einem zweiten Ausführungsbeispiel
ausgeführt
wird, beschreibt;
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7 ist
ein Blockschaltbild eines herkömmlichen
digitalen Audio-Rundfunkempfängers;
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8 ist
ein Wellenformdiagramm, das die Arbeitsweise des herkömmlichen
digitalen Audio-Rundfunkempfängers
illustriert; und
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9A, 9B, 9C und 9D sind ein
Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung illustriert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen angezeigt sind.
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Gemäß 1 ist
jedes der Ausführungsbeispiele
ein digitaler Audio-Rundfunkempfänger,
aufweisend eine Antenne 1, einen Hochfrequenzverstärker (RF
AMP) 2, einen Zwischenfrequenzverstärker (IF AMP) 3, einen
Orthogonaldemodulator (IQ DEMOD) 4, einen Analog/Digital-Wandler
(ADC) 5, einen Datendemodulator 6, einen fehlerkorrigierenden (ER-COR)
Decodierer 7, einen MPEG-Audiodecodierer 8, einen
Digital/Analog-Wandler (DAC) 9, einen Audioverstärker 10,
einen Lautsprecher 11, einen Synchronisationssignaldetektor
(SYNC DET) 12, eine Steuereinheit 14, einen Zeitgeber 15 und
einen Speicher 16.
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Ein
an der Antenne 1 empfangenes DAB-Signal wird verstärkt und
durch den Hochfrequenzverstärker 2 in
ein Zwischenfrequenzsignal umgewandelt. Das Zwischenfrequenzsignal
wird durch den Zwischenfrequenzverstärker 3 verstärkt, der
auch unerwünschte
Komponenten wie Nachbarkanal-Interferenzen zurückweist. Der orthogo nale Demodulator 4 wandelt
das gefilterte Signal in ein komplexwertiges Basisbandsignal um,
der durch den Analog/Digital-Wandler 5 abgetastet und in
ein digitales Signal umgewandelt wird.
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Der
Datendemodulator 6 führt
eine diskrete Fourier-Transformation(DFT)
durch, um das digitale Signal in eine Reihe von Symbolen umzuwandeln, von
denen jedes eine Anordnung von komplexen Zahlen ist, die Subträgerphasen
und -größen darstellen,
und demoduliert differential die Subträger-Phaseninformationen, um
digitale Datenwerte zu erhalten. Diese Werte werden in einer vorbestimmten
Folge, die der in dem Sender verwendeten Folge angepasst ist, zu
dem fehlerkorrigierenden Decodierer 7 ausgegeben. Der fehlerkorrigierende
Decodierer 7 entschachtelt die empfangenen Daten und führt einen
konvolutionellen Decodiervorgang durch, der Fehler korrigiert und
die gesendeten Daten wieder herstellt.
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Die
gesendeten Daten enthalten verdichtete Audiodaten, die zu dem MPEG-Audiodecodierer 8 geliefert
werden, und programmbezogene Informationen, die den Inhalt und das
Format der Rundfunksendung anzeigen, und zu der Steuereinheit 14 geliefert
werden. Der MPEG-Audiodecodierer 8 decodiert die
Audiodaten gemäß den ISO/MPEG-Schicht-Zwei-Regeln,
und der Digital/Analog-Wandler 9 wandelt
die decodierten Audiodaten in ein Audiosignal um. Das analoge Audiosignal
wird durch den Audioverstärker 10 verstärkt und durch
den Lautsprecher 11 wiedergegeben.
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Das
DAB-Signal hat die in 2 gezeigte Rahmenstruktur. Wie
bereits festgestellt wurde, beginnt jeder Rahmen mit einem Nullsymbol.
Dem Nullsymbol folgt ein Phasenbezugssymbol, das als ein Synchronisations signal
für differenzielle
Demodulation dient, dann N Datensymbole, wobei N eine vorbestimmte
positive ganze Zahl ist. Jedes Datensymbol enthält ein Schutzintervall (Δ) und ein
Intervall für
gültige
Symbole.
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Gemäß 3 unterscheiden
sich die vier Übertragungsmoden,
die durch die ITU-R-Empfehlung BS.774 spezifiziert sind, hinsichtlich
der Anzahl von Subträgern,
des Subträgerabstands
und der Rahmenlänge.
Alle Moden sehen eine Bitrate von 2,4 Megabit pro Sekunde (Mbps)
vor, aber jeder Modus hat eine unterschiedliche Symbollänge; d.
h., ein unterschiedliches Intervall für gültige Symbole und ein unterschiedliches
Schutzintervall.
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Es
wird wieder auf 1 Bezug genommen, in der der
Synchronisationssignaldetektor 12 die Umhüllung des
Zwischenfrequenzsignals erfasst und ein Rahmensynchronisations-Impulssignal
FSY zu der Steuereinheit 14 liefert, das normalerweise
am Anfang des Nullsymbols niedrig ist, am Ende des Nullsymbols ansteigt
und für
den Rest jedes Rahmens hoch bleibt. Die Steuereinheit 14,
die einen Mikroprozessor, eine Mikrosteuervorrichtung oder eine ähnliche
Rechenvorrichtung aufweist, verwendet anfänglich das Rahmensynchronisations-Impulssignal
FSY, um die Rahmenlänge
und den Übertragungsmodus zu
identifizieren. Nach dem Erhalten der Rahmensynchronisation auf
diese Weise verwendet die Steuereinheit 14 FSY, um den
Anfang jedes Rahmens zu identifizieren, den Zeitpunkt des Phasenbezugssymbols
und der Datensymbole zu schätzen
und die von dem Datendemodulator 6 durchgeführte diskrete Fourier-Transformation
mit den Symbolgrenzen zu synchronisieren.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
speichert, während die
Steuereinheit 14 versucht, die Rahmensynchronisation zu
erlangen, der Speicher 16 Blöcke von Daten, wie sie in 4 gezeigt
sind. Jeder Block beschreibt einen von dem Synchronisationssignaldetektor 12 ausgegebenen
Impuls. Der erste Eintrag (Ip) in dem Block ist das Impulsintervall; d.
h., die seit dem vorhergehenden Impuls verstrichene Zeit. Der zweite
Eintrag (Md) ist der von der Steuereinheit 14 aus der Impulsbreite
abgeleitete Übertragungsmodus.
Der dritte Eintrag (Hd) ist ein historischer Zählwert von vorhergehenden Impulsen
mit Breiten, die mit dem abgeleiteten Modus übereinstimmen, erfasst bei
aufeinander folgenden Intervallen, die in dem abgeleiteten Modus
im Wesentlichen gleich der Rahmenlänge sind.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels bei der Erlangung
der Rahmensynchronisation erläutert.
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Gemäß 5A startet,
wenn der Vorgang zur Erlangung beginnt (Schritt 100), die
Steuereinheit 14 den Zeitgeber 15 und initialisiert
eine Blockzahlvariable (n) auf null (Schritt 101), führt dann
einen Rahmensynchronisations-Impulserfassungsvorgang durch (Schritt 102),
um den nächsten,
von dem Synchronisationssignaldetektor 12 empfangenen Impuls zu
erfassen. Bei diesem Vorgang (als PDETS bezeichnet), der nachfolgend
im Einzelnen beschrieben wird, misst die Steuereinheit 14 die
Impulsbreite. Wenn die Impulsbreite ausreichend nahe der erwarteten
Nullsymbollänge
in einem der vier in 3 aufgeführten Übertragungsmoden ist, speichert
die Steuereinheit 14 die entsprechende Übertragungsmodezahl (eins bis
vier) als Md0 in dem Speicher 16 und setzt ein Gültigkeitskennzeichen,
um ein gültiges Ergebnis
anzuzeigen. Wenn die Impulsbreite einer der vier erwarteten Nullsymbollän gen nicht
ausreichend nahe ist, löscht
die Steuereinheit 14 das Gültigkeitskennzeichen, um ein
ungültiges
Ergebnis anzuzeigen. Nach Beendigung dieses Vorgangs prüft die Steuereinheit 14 das
Gültigkeitskennzeichen (Schritt 103)
und kehrt zum Schritt 102 zurück, wenn ein ungültiges Ergebnis
angezeigt wird. Die die Schritte 102 und 103 ausweisende
Schleife wird wiederholt, bis ein gültiges Ergebnis erhalten wird,
worauf die Steuereinheit 14 Ip0 und Hd0 auf null setzt (Schritt 104).
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Die
Steuereinheit 14 erhöht
nun die Blocknummer n (Schritt 105), führt wieder den Rahmensynchronisationsimpuls-Erfassungsvorgang
durch (Schritt 106) und prüft das Ergebnis (Schritt 107). Wenn
das Ergebnis ungültig
ist, kehrt die Steuereinheit 14 zum Schritt 106 zurück, wiederholt
die Schritte 106 und 107, bis ein gültiges Ergebnis
erhalten wird. Wenn ein gültiges
Ergebnis erhalten wird, schreibt die Steuereinheit 14 das
Zeitintervall zwischen dem erfassten FSY-Impuls und dem letzten vorhergehenden
gültigen
FSY-Impuls als Ipn
in den Speicher 16, weist denselben Wert (Ipn) einer vorübergehenden
Variablen TempA zu und initialisiert eine andere Variable i auf
1 (Schritt 208).
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Die
Variablen n, TempA und i werden in dem Speicher 16 oder
in Registern in der Steuereinheit 14 gespeichert. Die Blocknummervariable
n identifiziert den gegenwärtig
erfassten oder verarbeiteten FSY-Impuls und den Datenblock in dem
Speicher 16, der Informationen über diesen Impuls speichert; TempA
zeigt das Intervall zwischen dem letzten vorhergehenden Impuls und
dem i-ten vorhergehenden Impuls an.
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Als
Nächstes
prüft die
Steuereinheit 14 den Moduswert Mdn, der im Schritt 106 in
den Speicher 16 geschrieben wurde. Zuerst prüft die Steuereinheit 14 den
Modus 1 (Schritt 110) und geht zu 5B weiter,
wenn Mdn gleich eins ist. Wenn Mdn nicht gleich eins ist, prüft die Steuereinheit 14 die
Moden zwei und drei (Schritt 111) und geht zu 5C weiter, wenn
Mdn gleich zwei oder drei ist.
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Wenn
Mdn nicht gleich eins, zwei oder drei ist, muss Mdn gleich vier
sein, so dass die Steuereinheit 14 rückwärts nach einem Impuls sucht,
der im Wesentlichen eine Modus Vier-Rahmenlänge vor dem jüngsten Impuls
aufgetreten ist. Zuerst vergleicht die Steuereinheit 14 das
Intervall TempA mit einer unteren Grenze gleich achtundvierzig Millisekunden
(48 ms), die die Rahmenlänge
im Modus 4 ist, minus einem vorbestimmten Betrag γ (Schritt 112).
Wenn TempA gleich der oder größer als
diese untere Grenze ist, vergleicht die Steuereinheit 14 TempA
mit einer oberen Grenze gleich achtundvierzig Millisekunden plus γ (Schritt 113).
Wenn TempA kleiner als die obere Grenze ist, dann ist der i-te vorhergehende
Impuls im Wesentlichen eine Modus-Vier-Rahmenlänge vor dem jüngsten Impuls
aufgetreten, und die Steuereinheit 14 geht zu einem bestimmten
Punkt (E) in 5B. Wenn TempA die obere Grenze überschreitet,
ist kein Impuls im Wesentlichen eine Modus-Vier-Rahmenlänge vor
dem jüngsten
Impuls aufgetreten, und die Steuereinheit 14 geht zu einem
anderen Punkt (F) in 5B.
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Wenn
TempA kleiner als die untere Grenze ist (48 ms – γ), prüft die Steuereinheit 14 klein
i-te vorhergehende Impulsintervall Ipn-i, das in dem Speicher 16 gespeichert
ist (Schritt 114). Wenn dieses Intervall Ipn-i gleich null
ist, hat die Suche den ersten erfassten Impuls erreicht (nur Ip0
ist gleich null), so dass die Suche fehlgeschlagen ist, und die
Steuereinheit 14 geht zum Punkt F in 5B weiter.
Wenn das Impulsintervall Ipn-i nicht null ist, addiert die Steuereinheit 14 Ipn-i
zu TempA, erhöht
die Variable i (Schritt 115) und kehrt zum Schritt 112 zurück, um den
neuen Wert von TempA mit der Modus-Vier-Rahmenlänge zu vergleichen. Die die
Schritte 112, 114 und 115 aufweisende
Schleife wird wiederholt, bis entweder TempA gleich dem oder größer als
der untere Grenzwert (48 ms – γ) wird oder
Ipn-i gleich null wird.
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Das
Ergebnis der die Schritte 112, 113, 114 und 115 aufweisenden
Suche besteht darin, dass die Steuereinheit 14 entweder
einen Impuls findet, der im Wesentlichen eine Modus-Vier-Rahmenlänge vor dem
zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist, oder bestimmt, dass
kein derartiger Impuls existiert. Die Steuereinheit 14 geht
zum Punkt E in 5B weiter, wenn die Suche erfolgreich
war, in welchem Fall der i-te vorhergehende Impuls im Wesentlichen eine
Modus-Vier-Rahmenlänge vorher
aufgetreten ist, und zum Punkt F, wenn die Suche nicht erfolgreich
war.
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Wenn
Mdn gleich eins ist, dann sucht folgend dem Schritt 110 die
Steuereinheit 14 in einer ähnlichen Weise nach einem Impuls,
der eine Modus-Eins-Rahmenlänge
vor dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist. Diese Suche
wird in den Schritten 116, 117, 118 und 119 in 5B durchgeführt, durch
Vergleich des Impulsintervalls TempA mit sechsundneunzig Millisekunden
(96 ms), welche die Rahmenlänge
im Modus eins darstellen, plus und minus einem vorbestimmten Wert α. diese Schritte
sind analog den Schritten 112, 113, 114 und 115 in 5A,
so dass eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird.
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Wenn
die Suche in 5A oder 5B erfolgreich
ist, d. h., wenn der i-te vorhergehende Impuls eine Modus-Mdn-Rahmenlänge vorher
aufgetreten ist, dann vergleicht die Steuereinheit 14 den
Moduswert Mdn und den i-ten vorhergehenden Moduswert Mdn-i, der
in dem Speicher 16 gespeichert ist (Schritt 120).
Wenn diese zwei Moduswerte gleich sind, setzt die Steuereinheit 14 den
Zählwert
Hdn in dem n-ten Speicherblock auf einen Wert gleich einem mehr
als dem Zählwert
Hdn-i in dem i-ten vorhergehenden Speicherblock (Schritt 121).
Wenn die zwei Moduswerte Mdn und Mdn-i nicht gleich sind, setzt die
Steuereinheit 14 Hdn auf null (Schritt 122) und kehrt
zum Schritt 105 in 5A zurück, um die Blocknummer
n zu erhöhen
und den nächsten
Impuls zu erfassen.
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Folgend
dem Schritt 121 in 5B vergleicht
die Steuereinheit 14 den Zählwert Hdn mit einer vorbestimmten
positiven Zahl N (Schritt 123). Wenn Hdn gleich oder größer als
N ist, dann wird der Übertragungsmodus
als zuverlässig
identifiziert angesehen, und die Steuereinheit 14 weist
den identifizierten Übertragungsmodus
(Mdn) einer Variablen MOD zu (Schritt 124). Der Rahmensynchronisations-Erlangungsvorgang
endet nun, und die Steuereinheit 14 beginnt Empfangsvorgänge, die
gemäß dem identifizierten
Modus (MOD) durchgeführt
werden. Wenn Hdn kleiner als N ist, kehrt die Steuereinheit 14 zum
Schritt 105 in 5A zurück, um einen anderen
Impuls zu erfassen und eine weitere Bestätigung des Modus zu suchen.
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Wenn
der abgeleitete Modus Mdn gleich zwei oder drei ist, dann sucht
die Steuereinheit 14 folgend dem Schritt 111 in 5A einen
Impuls, der eine Modus-Zwei-
oder Modus-Drei-Rahmenlänge vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist. Diese Suche wird
in den Schritten 130, 131, 132 und 133 in 5C durchgeführt durch
Vergleichen des Impulsintervalls TempA mit vierundzwanzig Millisekunden
(24 ms), der Rahmenlänge
in den beiden Moden zwei und drei, plus und minus einem vorbestimmten
Wert β.
Die Schritte in 5C sind analog den Schritten 112, 113, 114 und 115 in 5A,
so dass eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird. Wenn die
Suche erfolgreich ist, geht die Steuereinheit 14 vom Schritt 131 zum
Punkt E in 5B (Schritt 120), um
die Moden Mdn und Mdn-i zu vergleichen. Wenn die Suche nicht erfolgreich
ist, geht die Steuereinheit 114 vom Schritt 131 oder 132 zum Punkt
F in 5B (Schritt 122) um Hdn auf null zu setzten,
und kehrt dann zum Schritt 105 in 5A zurück, um einen
anderen Impuls zu erfassen.
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In
gleicher Weise führt,
wenn Mdn gleich vier ist, eine erfolgreiche Suche in den Schritten 112 bis 115 in 5A zum
Schritt 120 in 5B, während eine
nicht erfolgreiche Suche zum Schritt 122 führt. Somit
wird, welcher der abgeleitete Modus Mdn des zuletzt aufgetretenen
Impulses auch immer ist, der Schritt 121 ausgeführt, wenn
ein vorhergehender Impuls im Wesentlichen eine Modus-Mdn-Rahmenlänge vorher
aufgetreten ist, und der Schritt 122 wird anderenfalls
ausgeführt.
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Der
in den Schritten 102 und 106 durchgeführte Rahmensynchronisationsimpuls-Erfassungsvorgang
ist in 6 illustriert. Die Steuereinheit 14 führt diesen
Vorgang als eine Subroutine durch.
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Wenn
die Subroute gerufen wird (Schritt 200), wartet die Steuereinheit 14 darauf,
dass das Rahmensynchro nisations-Impulssignal FSY nach unten geht
(Schritt 201). Wenn FSY nach unten geht, speichert die
Steuereinheit 14 den gegenwärtigen Wert des Zeitgebers 15 in
einer Variablen tmr0 (Schritt 202), und wartet dann darauf,
dass FSY nach oben geht *Schritt 203(. Wenn FSY nach oben
geht, speichert die Steuereinheit 14 den Wert des Zeitgebers 15 in
einer Variablen tmr1, subtrahiert tmr0 von tmr1, um die Impulsbreite
des erfassten Impulses zu erhalten, und speichert die Impulsbreite
in einer Variablen PW (Schritt 204).
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Die
Steuereinheit 14 bestimmt nun, ob die Impulsbreite PW innerhalb
eines Bereichs ist, der als ein Nullsymbol im Übertragungsmodus 3 erkennbar ist
(Schritt 205). Insbesondere vergleicht die Steuereinheit 14 PW
mit einer unteren Grenze M3 min und einer oberen Grenze M3 max,
wobei die Nullsymbollänge
im Modus drei zwischen diesen Grenzen ist.
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Wenn
PW nicht innerhalb des erforderlichen Bereichs für den Modus drei ist, wird
in Bezug auf einen ähnlichen
Bereich um die Nullsymbollänge
im Übertragungsmodus
zwei geprüft
(Schritt 206), durch Vergleich mit einer unteren Grenze
M2 min und einer oberen Grenze M2 max. Wenn PW nicht innerhalb des
erforderlichen Bereichs entweder des Modus zwei oder des Modus drei
ist, wird in Bezug auf einen Bereich um die Nullsymbollänge in dem Übertragungsmodus
herum geprüft
(Schritt 207), durch Vergleich mit einer unteren Grenze
M4 min und einer oberen Grenze M4 max. Wenn PW nicht innerhalb des
erforderlichen Bereichs der Moden zwei, drei und vier ist, wird
in Bezug auf einen Bereich um die Nullsymbollänge im Übertragungsmodus eins geprüft (Schritt 208),
durch Vergleich mit einer unteren Grenze M1 min und einer oberen
Grenze M1 max. Wenn PW nicht innerhalb des erforderlichen Be reichs
für einen
der Moden eins, zwei, drei und vier ist, löscht die Steuereinheit 14 das
vorgenannte Gültigkeitskennzeichen
auf null, wodurch ein ungültiger
Impuls angezeigt wird (Schritt 209).
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Wenn
PW innerhalb des annehmbaren Bereichs für ein Modus-Drei-Nullsymbol
ist, dann schreibt die Steuereinheit 14 dem Schritt 205 folgend drei
als den Wert von Mdn in den Speicher 16 (Schritt 210).
In gleicher Weise schreibt die Steuereinheit 14, dann folgend
dem Schritt 206, 207 oder 208, wenn PW
innerhalb des annehmbaren Bereichs für ein Modus-Zwei-Nullsymbol,
ein Modus-Vier-Nullsymbol oder ein Modus-Eins-Nullsymbol ist, zwei,
vier oder eins als den Wert von Mdn in den Speicher 16 (Schritte 211, 212, 213).
Folgend einem dieser Schritte 210, 211, 212, 213 setzt
die Steuereinheit 14 das Gültigkeitskennzeichen auf eins
(Schritt 214).
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Nachdem
das Gültigkeitskennzeichen
im Schritt 209 oder 214 gesetzt oder gelöscht wurde,
erfolgt eine Rückkehr
von der Subroutine zu dem Hauptverarbeitungsfluss (Schritt 215).
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Die
zum Verarbeiten eines FSY-Impulses vom Schritt 106 in 5A bis
zum Schritt 123 in 5B verwendete
Zeit ist kurz genug, dass der Augenblick, in welchem der Rahmensynchronisations-Erlangungsvorgang
mit der Beendigung des Schrittes 124 endet, als der Zeitpunkt
der abfallenden Flanke des Nullsymbols angesehen werden kann. Der
sich ergebende Zeitfehler liegt innerhalb der Toleranz der Synchronisationszeit.
Falls dies jedoch erforderlich ist, kann der in der Variablen tmr0
oder tmr2 gespeicherte Zeitgeberwert gelesen werden, um den genauen
Zeitpunkt der vorderen oder hinteren Flanke des Nullsymbols zu bestimmen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, hält,
während
versucht wird, die Rahmensynchronisation zu erlangen, das erste
Ausführungsbeispiel
eine Historie aller relevanten Informationen in dem Speicher 16,
enthaltend die Breite, das Intervall und Zählinformationen für jeden
FSY-Impuls, der ein Nullsymbol darstellen könnte. Kein gültiger Impuls
bleibt unberücksichtigt,
aber Impulse mit ungültigen
Breiten werden ignoriert. Die Abtastung von Impulsbreiten, bevor die
Intervalle zwischen den Impulsen geprüften werden führt zu einer
schnelleren und zuverlässigeren Erlangung
der Rahmensynchronisation als bei herkömmlichen Verfahren, die zuerst
das Impulsintervall und als Zweites die Impulsbreite berücksichtigen.
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Ein
besonderes Merkmal des ersten Ausführungsbeispiels besteht darin,
dass ein getrennter Zählwert
für jede
Reihe von Impulsen, die tatsächlich aufeinander
folgende Rahmensynchronisationssignale darstellen können, gehalten
wird. Bei Anwesenheit von Störungen
können
mehrere Zählwerte gleichzeitig
verarbeitet werden, wobei einer ein Zählwert von tatsächlichen
Rahmensynchronisationssignalen ist und die anderen Zählwerte
von Störimpulsen
sind, die möglicherweise
die Impulsbreite und die Rahmenlänge
von Rahmensynchronisationssignalen nachahmen. Es ist unwahrscheinlich,
dass ein derartiges Nachahmen längere
Zeit fortdauert, so dass, wenn der Wert von N zweckmäßig ist,
die Wahrscheinlichkeit des Erlangens einer falschen Rahmensynchronisation
schnell verschwindet. Darüber
hinaus vernachlässigt
oder beendet, während
Störimpulse
gezählt
werden, die Steuereinheit 14 nicht das Zählen tatsächlicher
Rahmensynchronisationssignale. Die Rahmensynchronisation wird somit
in im Wesentlichen derselben Zeit erhalten, ungeachtet der Anwesenheit
oder Abwesenheit von Störungen.
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Zum
Vergleich zeigt 7 ein Blockschaltbild eines
herkömmlichen
digitalen Audio-Rundfunkempfängers
mit einer Torschaltung 13 zwischen dem Synchronisationssignaldetektor 12 und
der Steuereinheit 14, der nicht detaillierte Informationen über vorher
erfasste Impulse in einem Speicher speichert. 8 illustriert
die Arbeitsweise der Torschaltung 13. Die Torschaltung 13 ermöglicht Rahmensynchronisationsimpulsen
FSY, die Steuereinheit 14 zu erreichen, während ein
von der Steuereinheit 14 empfangenes Steuersignal CTL hoch
ist. Das Steuersignal CTL wird hochgehalten, bis der erste Impuls
SO erfasst wird, geht dann hoch bei Intervallen TF gleich beispielsweise
der kürzesten
der drei Rahmenlängen (24
ms). Bei dem illustrierten Beispiel werden Rahmensynchronisationsimpulse
S1, S2, S3, die bei diesem Intervall auftreten, hindurchgelassen,
während Störimpulse
N0 und N1 blockiert werden.
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Das
Tordurchlassschema arbeitet bei diesem Beispiel gut, aber wenn der
erste erfasste Impuls der Störimpuls
N0 war, dann wäre
das Steuersignal CTL während
der Impulse S1, S2 und S3 niedrig gewesen, und diese drei gültigen Impulse
wären vernachlässigt worden.
Wenn viele Störungen
vorhanden sind, kann der herkömmliche
Empfänger
mehrere Falschstartvorgänge
durchführen,
die durch Störimpulse
ausgelöst
werden, bevor die richtige Tordurchlasszeit gefunden und die Zählung echter
Rahmensynchronisationssignale begonnen werden.
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Als
Nächstes
wird ein zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben. Während
der Erlangung der Rahmensynchroni sation sucht das zweite Ausführungsbeispiel
nach Rahmensynchronisationsimpulsen, die sowohl eine als auch zwei
Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten sind.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
speichert vier Informationsstücke
in jedem Block in dem Speicher 16. Das Impulsintervall
Ipn und die Modusnummer Mdn sind dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
aber anstelle eines einzelnen aufeinander folgenden Impulszählwerts
Hdn speichert das zweite Ausführungsbeispiel
zwei Zählwerte
Hd1n und Hd2n (n ist die Blocknummer). In einer Reihe von Impulsen
gleicher Breite, die in Intervallen von einer oder zwei Rahmenlängen erfasst
werden, ist Hd1n die Nummer von Impulsen, die in Intervallen von
einer Rahmenlänge
erfasst wurden, und Hd2n ist die Nummer von Impulsen, die in Intervallen
von zwei Rahmenlängen
erfasst wurden.
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Gemäß 9A beginnt
der Rahmensynchronisations-Erlangungsvorgang
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
mit denselben Stufen 100 bis 111 wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel,
die Informationen für
den ersten gültigen
FSY-Impuls in dem Speicher 16 speichern, den nächsten gültigen Impuls
erfassen und den durch die Breite dieses Impulses angezeigten Modus
bestimmen. Dieselbe Subroutine wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird
in den Schritten 102 und 106 verwendet. Sowohl Hd10
als auch Hd20 werden im Schritt 104 auf null gesetzt.
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Wenn
der Modus Mdn den Übertragungsmodus 4 anzeigt
(wenn Mdn nicht eins, zwei oder drei ist), dann vergleicht die Steuereinheit 14 folgend
dem Schritt 111 die Impulsintervallvariable TempA mit einer
unteren Grenze (48 ms – γ) und einer
oberen Grenze (48 ms + γ).
Wenn das Impulsintervall TempA kleiner als die untere Grenze ist
und wenn TempA nicht das Intervall von dem anfänglichen Impuls ist (d. h.,
wenn Ipn-i nicht null ist), dann wird TempA einen Impuls zurück ausgedehnt
durch Addieren von Ipn-i und Erhöhen
von i, und der Vergleich wird wiederholt. Diese Schritte (Schritte 150, 151, 152, 253)
sind ähnlich
den entsprechenden Schritten (Schritt 112, 113, 114, 115)
bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wenn ein Impuls gefunden wird, der im Wesentlichen eine Modus-Vier-Rahmenlänge vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls auftritt, was zu einer Ja-Entscheidung im
Schritt 151 führt,
wird der Vorgang zu 9C verzweigt.
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Wenn
TempA einen Wert erlangt, der die im Schritt 151 geprüfte obere
Grenze überschreitet,
was eine Nein-Entscheidung
in diesem Schritt ergibt, dann sucht die Steuereinheit 14 in
einer ähnlichen Weise
nach einem vorangehenden Impuls, der zwei Modus-Vier-Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist (Schritte 154, 155, 156, 157).
Die untere Grenze (96 ms – 2γ), die im Schritt 154 geprüft wird,
und die obere Grenze (96 ms + 2γ),
die im Schritt 155 geprüft
wird, sind zweimal so groß wie
die in den Schritten 150 und 151 geprüften Grenzen.
Die Schritte 156 und 157 sind identisch mit den
Schritten 152 und 153. Wenn ein Impuls gefunden
wird, der im Wesentlichen zwei Modus-Vier-Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist, was zu einer Ja-Entscheidung
im Schritt 155 führt,
wird der Vorgang zu einem bestimmten Punkt (P) in 9B verzweigt.
Wenn kein derartiger Impuls gefunden wird, wird der Vorgang zu einem
anderen Punkt (K) in 9B verzweigt.
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In
gleicher Weise wird, wenn Mdn gleich eins ist, folgend dem Schritt 110 der
Vorgang zu der Spitze von 9B verzweigt,
um nach einem Impuls im Wesentlichen eine Modus-Eins-Rahmenlänge vor dem
zuletzt aufgetretenen Impuls zu suchen (Schritte 158, 159, 160, 161).
Wenn TempA die im Schritt 159 geprüfte obere Grenze überschreitet,
erfolgt eine Suche nach einem im Wesentlichen zwei Modus-Eins-Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetretenen Impuls (Schritte 162, 163, 164, 165).
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Wenn
ein Impuls (Impuls n-i) gefunden wird, der im Wesentlichen zwei
Rahmenlängen
vor dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist, was zu einer
Ja-Entscheidung
im Schritt 155 oder 163 führt, dann werden die Moduswerte
dieses Impulses (Mdn-i) und des zuletzt aufgetretenen Impulses (Mdn)
verglichen (Schritt 166). Wenn die zwei Moden dieselben
sind, addiert die Steuereinheit 14 eins zu dem Wert Hd2n-i
im Speicherblock n-i und schreit das Ergebnis als Hd2n in den Speicherblock
n. Die Steuereinheit 14 kopiert auch den Wert von Hd1n-i als
Hd1n (Schritt 167). Wenn die zwei Moden (Mdn und Mdn-i)
nicht dieselben sind, setzt die Steuereinheit 14 sowohl
Hd1n als auch Hd2n auf null (Schritt 168), und kehrt zum
Schritt 105 zurück,
um n zu erhöhen
und einen anderen Impuls zu erfassen.
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Folgend
dem Schritt 167 prüft
die Steuereinheit 14 die Werte von Hd1n und Hd2n (Schritt 169). Wenn
Hd1n gleich einer oder größer als
eine vorbestimmte Zahl N ist, oder wenn Hd1n gleich einer oder größer als
eine kleinere vorbestimmte Zahl J ist und Hd2n gleich einer oder
größer als
noch eine andere vorbestimmte Zahl M ist, wird der Übertragungsmodus
als positiv identifiziert angesehen. In diesem Fall weist die Steuereinheit 14 den
identifizierten Modus (Mdn) der variablen MOD zu (Schritt 170)
und beendet den Rahmensynchronisations-Erlangungsvorgang (Schritt 171).
Wenn das Ergebnis von Schritt 169 derart ist, dass der Übertragungsmodus
noch nicht positiv identifiziert wurde, geht der Vorgang zum Schritt 105 in 9A zurück, um n
zu erhöhen,
einen anderen Impuls zu erfassen und eine weitere Bestätigung zu
suchen.
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Wenn
ein vorhergehender Impuls gefunden wurde, der im Wesentlichen eine
erwartete Rahmenlänge
vor dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist, was eine Ja-Entscheidung
im Schritt 151 oder 159 ergibt, dann wird der
Vorgang zur 9C verzweigt. Die Moduswerte
des vorhergehenden Impulses (Mdn-i) und des zuletzt aufgetretenen
Impulses (Mdn) werden verglichen (Schritt 172). Wenn die zwei
Moden dieselben sind, addiert die Steuereinheit 14 eins
zu dem Wert Hd1n-i im Speicherblock n-i, schreibt das Ergebnis als
Hd1n in den Speicherblock n und kopiert den Wert von Hd2n-i in Hd2n
(Schritt 173).
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Wenn
die beiden Moden (Mdn und Mdn-i) im Schritt 172 nicht dieselben
sind, verzweigt der Vorgang zu einem Punkt, der von dem erfassten
Modus (Mdn) des zuletzt aufgetretenen Impulses abhängt (Schritte 174 und 175).
Wenn Mdn gleich eins ist, verzweigt der Vorgang zum Schritt 162,
um nach einem Impuls zu suchen, der zwei Modus-Eins-Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist. Wenn Mdn gleich
zwei oder drei ist, wird der Vorgang zu einem Punkt (T) in 9D verzweigt,
um nach einem Impuls zu suchen, der zwei Modus-Zwei- oder Modus-Drei-Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist. Wenn Mdn gleich
vier ist, wird der Vorgang zum Schritt 154 in 9A verzweigt,
um nach einem Im puls zu suchen, der zwei Modus-Vier-Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist.
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Wenn
Modus zwei oder drei im Schritt 111 in 9A identifiziert
wird, wird eine Suche nach einem Impuls durchgeführt, der im Wesentlichen eine
Modus-Zweioder Modus-Drei-Rahmenlänge (24 ms) vor dem zuletzt
aufgetretenen Impuls aufgetreten ist (Schritte 177, 178, 179, 180 in 9D).
Wenn die Suche erfolgreich ist, wird der Vorgang zu 9C verzweigt.
Wenn TempA die im Schritt 178 geprüfte obere Grenze überschreitet,
erfolgt eine Suche nach einem Impuls, der im Wesentlichen zwei Modus-Zwei-
oder Modus-Drei-Rahmenlängen vor
dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten ist (Schritte 181, 182, 183, 184),
und der Vorgang wird zum Schritt 166 in 9B verzweigt,
wenn die Suche erfolgreich ist. Wenn die in 9D durchgeführten Suchen
beide nicht erfolgreich sind, wird der Vorgang zum Schritt 168 in 9B verzweigt,
um Hd1n und Hd2n auf null zu setzen, und kehrt dann zum Schritt 105 in 9A zurück, um n
zu erhöhen
und einen anderen Impuls zu erfassen.
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Durch
Zählen
von Impulsen, die zwei Rahmenlängen
vor dem zuletzt aufgetretenen Impuls aufgetreten sind, ermöglicht das
zweite Ausführungsbeispiel
die mögliche
Nichterfassung eines Rahmensynchronisationssignals aufgrund von
Interferenzen oder Störungen.
Durch Bewahrung getrennter Zählwerte
(Hd1n, Hd2n) von Impulsen der ordnungsgemäßen Breite, die in Intervallen
von ein oder zwei Rahmenlängen
erfasst wurden, ermöglicht
das zweite Ausführungsbeispiel
die Einstellung von Entscheidungskriterien wie J, M und N im Schritt 169,
die fehlenden Synchronisationssignalen angemessenes Gewicht geben.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
liefert Wirkungen ähnlich
denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Eine Rahmensynchronisation wird schnell und zuverlässig erhalten,
da Impulszählwerte
und andere Informationen über
alle vorhergehenden Impulse gehalten werden. Unter Empfangsbedingungen,
die fehlenden Rahmensynchronisationssignale erzeugen, wird die Rahmensynchronisation
noch schneller als bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
kann modifiziert werden durch Erweitern der Suche nach einem vorhergehenden
Impuls der angemessenen Breite auf höhere Mehrfache der Rahmenlänge. Beispielsweise
kann Hd2n ein Zählwert
von Impulsen sein, die zwei oder drei Rahmenlängen vor dem zuletzt aufgetretenen
Impuls aufgetreten sind. Alternativ können getrennte Zählwerte
für Intervalle
von zwei Rahmenlängen
und Intervalle von drei Rahmenlängen
gehalten werden.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
kann auch durch die Verwendung von komplexeren Entscheidungskriterien
im Schritt 169 modifiziert werden.
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Der
Fachmann erkennt, dass weitere Variationen innerhalb des Bereichs
der nachfolgenden Ansprüche
möglich
sind.
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Obgleich
die Erfindung in Beziehung auf digitalen Audio-Rundfunk beschrieben
wurde, ist sie auch anwendbar auf den digitalen Rundfunk von Daten,
die beispielsweise allgemein digitale Videodaten enthalten.