EP1563624A1 - Empfänger und verfahren zum betreiben eines empfängers - Google Patents

Empfänger und verfahren zum betreiben eines empfängers

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Publication number
EP1563624A1
EP1563624A1 EP03815499A EP03815499A EP1563624A1 EP 1563624 A1 EP1563624 A1 EP 1563624A1 EP 03815499 A EP03815499 A EP 03815499A EP 03815499 A EP03815499 A EP 03815499A EP 1563624 A1 EP1563624 A1 EP 1563624A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
receiver
oscillator
frequency
clock
transmitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03815499A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Kraegeloh
Christian Scherl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1563624A1 publication Critical patent/EP1563624A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40052—High-speed IEEE 1394 serial bus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
    • H04J3/0664—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps unidirectional timestamps

Definitions

  • the present invention relates to receivers and, more particularly, to synchronizing many receivers to a master clock.
  • Every point that is captured by a wave is the starting point of an elementary wave that propagates in a spherical or circular manner.
  • a large number of loudspeakers that are arranged next to each other can be used to simulate any shape of an incoming wavefront.
  • the audio signals of each loudspeaker must be fed with a time delay and amplitude scaling in such a way that the radiated sound fields of the individual loudspeakers overlap correctly. If there are several sound sources, the contribution to each loudspeaker is calculated separately for each source and the resulting signals are added. If the sources to be reproduced are in a room with reflecting walls, then reflections must also be reproduced as additional sources via the loudspeaker array. The effort involved in the calculation therefore depends heavily on the number of sound sources, the reflective properties of the recording room and the number of speakers.
  • the advantage of this technique lies in the fact that a natural spatial sound impression is possible over a large area of the playback room.
  • the direction and distance of sound sources are reproduced very precisely.
  • virtual sound sources can even be positioned between the real speaker array and the listener.
  • Typical systems operate digitally so that a sequence of digital samples is supplied to the individual speakers.
  • the individual loudspeakers are synchronized with one another if all loudspeakers are operated with the same sampling clock or “resampling” clock.
  • the problem of synchronization also exists in many other places in audio technology.
  • a sampling clock in the transmitter which records the audio scene to be transmitted, is synchronous with the sampling clock in the receiver, which reproduces the transmitted audio scene. If the recording sampling clock and the reproduction sampling clock are not in synchronism, samples would accumulate somewhere on the transmission link if the reproduction clock is too slow, or would run out of values if the reproduction clock is too fast.
  • buffers are installed so that a certain deviation, which corresponds to the buffer size, is allowed between the recording clock and the playback clock.
  • Such buffers are usually installed in the receiver, with the playback in the receiver taking place with a time delay, such that playback only starts with a reception buffer filled to a certain degree.
  • the recording clock and playback clock can vary within certain limits, which are determined by the buffer size.
  • This clock is used to increment a cycle ti register in each node.
  • the node that is defined as the cycle master transmits a cycle start packet at intervals of 125 ⁇ s, ie with a frequency of 8 kHz.
  • This start packet defines the start of an isochronous cycle according to IEEE 1394.
  • This packet has a value that enables the other nodes on the bus to align their cycle time registers in order to correct a drift due to slightly different clock frequencies.
  • After a cycle start packet is transmitted on the bus it is subjected to a re-blocking jitter, so that there is also jitter in the cycle time register alignment.
  • the object of the present invention is to provide a receiver, a receiver array and a method for operating a receiver, which is for a fixed Synchronization is suitable and works quickly and easily in the implementation.
  • the present invention is based on the knowledge that phase locked loops with narrow-band loop filters, that is to say slow phase locked loops, are unsuitable for a fixed synchronization between a transmitter and a receiver and thus also between several receivers.
  • synchronization is carried out on the basis of reference entries contained in a data stream, a reference entry having information about a number of clock periods which a clock oscillator in the transmitter has carried out since a previous reference entry.
  • a device for detecting a number of clock periods, which a receiver clock oscillator provided in the receiver executes in a specifiable time period, is provided in the receiver itself.
  • a reference entry is extracted from the data stream, whereupon the vibrations carried out by the reception clock oscillator in the specified time period are compared with the value contained in the reference entry of the data stream about the number of vibrations that the transmitter has carried out in the corresponding time period. to adjust the receiver clock oscillator based on this comparison.
  • no direct feedback is carried out with a very narrow loop filter in order to get the jitter problem under control.
  • the reception clock oscillator is readjusted on the basis of information contained in the data stream and on the basis of information likewise derived in the receiver with respect to the frequencies of the transmitter oscillator and the reception clock oscillator.
  • the present invention is particularly advantageous in that it ensures transparent oscillator tracking in the receiver, which is not only fixed over time, like a slow phase-locked loop. Instead, a transparent receiver tracking is created for each new reference entry in the data stream. This transparency is crucial for a receiver array to keep all receivers in a fixed relationship to one another without the receivers having to be synchronized with one another. This is accomplished by having all receivers readjust their individual oscillators using the same reference entry in the data stream coming from a master node. This maintains a fixed relationship between the transmitter and the receiver at the same time, so that there are no difficulties with audible artifacts and sample slips.
  • the receiver according to the invention is simple and therefore inexpensive to implement, since only logic circuits as counters and comparators and, in the preferred exemplary embodiment of the present invention, only a digital-to-analog converter is required in order to generate the analog control signal for the controllable oscillator.
  • Another advantage of the present invention is that because of the ease of implementation and the fact that no slow elements such as a slow phase locked loop etc. are used Tracking of the oscillator takes place very quickly.
  • Fig. 1 is a block diagram of an inventive
  • FIG. 2 shows a block diagram of a receiver array in a transmitter / receiver scenario
  • Fig. 3 is a schematic diagram of the hierarchical clock control concept; and Fig. 4 is a block diagram of a receiver according to the invention according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the data stream comes from a transmitter and comprises a first reference entry and a second reference entry following in time.
  • the second reference entry includes information about a number of clock periods that a clock oscillator in the transmitter has carried out since the first reference entry.
  • the receiver further comprises a device 12 for receiving and retrieving at least the first and the second reference entry, information about the first and the second reference entry being output at an output 13. Payload data in the data stream, which are also received and retrieved by the device 12, are output at an output 14 of the device 12.
  • the receiver further comprises a clock period detection 15, which is preferably designed as a counter and has a start / stop input which is connected to the reference entry line 13.
  • a controllable oscillator 16 is provided, which is provided by a device 17 for comparing the number of periods in the second reference entry with an output value from the clock period detection 15, which determines the number of periods of the controllable oscillator 16 between the first and the second reference. reproduces border entry, delivers.
  • the controllable oscillator 16 comprises a clock output 18 which is coupled to the clock period detection device 15 so that the latter can count the clock periods of the output clock of the controllable oscillator 16.
  • the output clock of the controllable oscillator 18 can either be used directly as a data clock in order to be fed to the device 12 for receiving and recovering. typical However, the data clock with which the payload data (at the output 14) is output will be significantly lower than the operating clock of the controllable oscillator.
  • an optional divider 19 is provided in order to derive a reproduction clock at an output 20 from the clock of the controllable oscillator 16.
  • the clock divider 19 can divide by any rational number x. For integer divider ratios, i.e.
  • the divider can be designed particularly simply as a direct frequency divider.
  • a phase locked loop can be used for non-integer divider ratios. Due to the fact that jitter damping has already been carried out by the concept according to the invention, the phase-locked loop for dividing in device 19 will be designed as a very fast phase-locked loop without special jitter damping. In other words, if it has a loop filter at all, it will have a loop filter that has a significantly higher cut-off frequency than the jitter frequency of the controllable oscillator 16.
  • the controllable oscillator 16 is preferably designed as a voltage-controlled crystal oscillator (VCXO), which itself works very precisely and therefore only has to be adjusted by small amounts.
  • VXO voltage-controlled crystal oscillator
  • the concept of driving the oscillator according to the invention can also be applied to less precisely operating oscillators.
  • digital oscillators with an odd number of feedback inverters could be used, the clock frequency of such an oscillator being determined by an operating current and not by an operating voltage.
  • Each controllable oscillator has a characteristic curve through which an output frequency is uniquely assigned to a control signal.
  • the control signal will typically be an analog control signal generated by the means 17 for comparing and driving by the same on the output side typically has a digital-to-analog converter, which on the output side supplies a current or a voltage which clearly corresponds to a digital value supplied on the input side.
  • the data stream is defined in accordance with the IEEE 1394 format, so that it contains reference entries in an 8 kHz clock, that is to say with a spacing of 125 ⁇ s.
  • Each reference entry is generated in such a way that a counter is provided in the transmitter, which operates as follows. Its maximum count, after which it switches to zero, is 3072, which corresponds nominally to 125 ⁇ s. If everything runs perfectly, the counter always starts with zero and transfers z. B. the timestamp from zero in the data stream. On the other hand, if there is jitter, the counter will sometimes embed non-zero time stamps in the data stream, e.g. B. 3070 or 2.
  • the output value at the time of the next time stamp event is written in a next reference entry.
  • the counter in the transmitter oscillator continues to count unimpressed, and counts the number of transmitter clock oscillator periods until the next reference entry is generated. It should be pointed out that in the ideal case the counter always starts at zero, that is to say is automatically reset to a certain extent with each reference entry due to its maximum count size. This is not absolutely necessary for any counter, as long as the counter in the transmitter and in the receiver are matched to one another in such a way that the receiver can interpret the count value of the transmitter for synchronization purposes.
  • the receiver is designed accordingly such that it includes the oscillator 16 and the clock period detection device 15, which is preferably also designed as a counter.
  • the clock period detection device 15 is started.
  • the device 12 for receiving and retrieving a next reference entry detects the clock period detection device is stopped.
  • the counter value then displayed is fed to the device 17, which at the same time comprises the number of oscillator periods of the transmitter oscillator which is in the second reference entry.
  • a comparison immediately shows whether the controllable oscillator 16 in the receiver is faster (the clock period detection device has detected a larger count than is stated in the second reference entry) or whether the controllable oscillator 16 is slower than the corresponding oscillator in the transmitter (the clock period detection device has a smaller value than determined in the second reference entry).
  • the device 17 is designed for comparison in order to readjust the controllable oscillator by a fixed increment which is constant in size or decreases from adjustment action to adjustment action up to a certain small value.
  • the device 17 for comparing and controlling is preferably designed to carry out a quantitatively correct readjustment.
  • the means 17 for comparing z. B. calculate a percentage ratio between the number of periods in the reference entry and the number of periods detected by the clock detection device and readjust the controllable oscillator on the basis of this percentage ratio such that the frequency that the transmitter oscillator between the had the first reference entry and the second reference entry, is simulated directly by the controllable oscillator 16 in the receiver.
  • the device 17 is further adapted to compare and driving, in order to have information on the characteristic of the tax-trollable oscillator 16 to correct Steuersi ⁇ gnalver selectedung to calculate, which leads to a through Ver ⁇ equalization scheme determined desired percentage change in the oscillator frequency .
  • the nominal frequencies of the transmitter clock oscillator and the receiver clock oscillator 16 need not necessarily be the same.
  • the device 12 for receiving and recovering would be designed to halve the number of periods in a reference entry and then to carry out the comparison with the halved value and on the basis of the comparison readjust the oscillator. Any combinations of nominal receiver oscillator frequencies and nominal transmitter oscillator frequencies can thus be carried out.
  • a deterministic offset can be contained in the reference entry. Such an offset could also be contained in the number of periods determined by the clock period detection device. As long as such an offset is periodic, it can be easily eliminated by the device 17 when comparing or calculating the control variable.
  • FIG. 4 shows a receiver according to a preferred exemplary embodiment of the present invention, in which the controllable oscillator 16 is designed as a quartz VCO, in which the device 12 for receiving and recovering is designed as an IEEE 1394 receiver, in which the clock period detection device 15 is designed as a counter and the device 17 for comparing and controlling FIG. 1 comprises a comparator 17a and a downstream digital-to-analog converter 17b in order to supply the quartz VCO with an analog voltage value for frequency control.
  • the controllable oscillator 16 is designed as a quartz VCO
  • the device 12 for receiving and recovering is designed as an IEEE 1394 receiver
  • the clock period detection device 15 is designed as a counter
  • the device 17 for comparing and controlling FIG. 1 comprises a comparator 17a and a downstream digital-to-analog converter 17b in order to supply the quartz VCO with an analog voltage value for frequency control.
  • the local counter 15 thus counts the pulses from the local quartz VCO 16 as the local clock.
  • Counter 15 is periodically compared with the received counter value.
  • the mismatch between the local Counter value and the received counter is used to set the local clock oscillator 16.
  • a transmitter / multi-receiver scenario for a multi-channel audio system is shown below with reference to FIG. 2.
  • the transmitter is designated 30 in FIG. 2 and receives audio data and auxiliary information for wave field synthesis on the input side.
  • the transmitter comprises a wave field synthesis module 31, the transmitter oscillator 32, the reference entry generating device 33 and a data stream multiplexer 34 in order to deliver a data stream with user data for individual loudspeakers, this data stream furthermore having reference entries.
  • the distance between the reference entries in the data stream is preferably periodic and is achieved in that the oscillator 32 controls the data stream multiplexer 34 whenever a reference entry is to be written into the data stream by the reference generating device 33.
  • the reference generating device is designed to always count the number of clock periods of the transmitter oscillator 32 from one reference time to the next reference time, as has been shown in connection with FIG. 1.
  • the scenario shown in FIG. 2 also includes a plurality of receivers E1, E2, E3,... En, all of which are designed as shown in the example of a single receiver in FIG. 1. All receivers either receive the entire data stream in which the data is for everyone Recipients are included. Alternatively, the system can also be designed in such a way that each receiver receives only the user data portion intended for it. In any case, each individual receiver receives the same sequence of reference entries from the transmitter, so that the transmitter works as a master node without intermediate hierarchy levels. A corresponding hierarchy is shown in Fig. 3.
  • the master node addresses nodes 40, 42, first level, which in turn address nodes 44, 46 second level.
  • the reference entries in the data stream are also used in the case of FIG. 3 by the first node 40, for example, in order to synchronize themselves.
  • the same reference entry that was originally generated by the master node is in turn "passed" so that all nodes, whether they are connected in parallel, as in FIG. 2 , or that they are connected in series, as in FIG. 3, are synchronized from the same master clock.
  • the jitter damping PLL in systems according to the prior art is thus avoided by bringing the system crystals of the individual nodes into harmony.
  • a pullable quartz oscillator is used for all nodes except for the master node, instead of a normal quartz oscillator, which is continuously tracked so that there is as little deviation as possible between the individual nodes.
  • the tracking is carried out, as has been carried out, in that each node counts the vibrations of a quartz and compares them with those of the master node.
  • the method according to the invention for operating a receiver can be implemented in hardware or in software.
  • the implementation can be carried out on a digital storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals. len take place that can cooperate with a programmable computer system so that the method is carried out.
  • the invention thus also consists in a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention when the computer program product runs on a computer.
  • the invention can thus be implemented as a computer program with a program code for carrying out the method if the computer program runs on a computer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

Ein Empfänger umfasst einen Empfängertaktoszillator, der hinsichtlich seiner Empfängeroszillatorfrequenz steuerbar ist, eine Einrichtung (15) zum Erfassen einer Anzahl von Taktperioden, die der Empfängertaktoszillator (16) in einem spezifizierbaren Zeitraum ausführt, eine Einrichtung (12) zum Extrahieren eines ersten und eines zeitlich folgenden zweiten Referenzeintrags in einem empfangenen Datenstrom, wobei die Einrichtung (12) zum Extrahieren ausgebildet ist, um die Einrichtung (15) zum Erfassen auf der Basis des extrahierten ersten und zweiten Referenzeintrags hinsichtlich des spezifizierbaren Zeitraums anzusteuern, sowie eine Einrichtung (17) zum Vergleichen der Anzahl von Taktperioden des Empfängertaktoszillators mit den Informationen in dem zweiten Referenzeintrag, um abhängig von einem Vergleichsergebnis den steuerbaren Oszillator so anzusteuern, dass die Oszillatorfrequenz erhöht oder erniedrigt wird, so dass die Oszillatorfrequenz in einem vorbestimmten Verhältnis zu einer Frequenz des Taktoszillators im Sender ist oder gleich der Frequenz des Taktoszillators im Sender ist. Damit wird auf einfache und sichere Art und Weise ohne langsame Phasenregelschleifen zur Jitter-Unterdrückung sichergestellt, dass der Empfänger fest mit dem Sender synchronisiert ist und dass gleichzeitig im Falle eines Empfängerarrays alle Empfänger untereinander ebenfalls synchronisiert sind.

Description

Empfänger und Verfahren zum Betreiben eines Empfängers
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Empfänger und insbesondere auf das Synchronisieren vieler Empfänger auf einen Mastertakt.
Es besteht ein steigender Bedarf an neuen Technologien und innovativen Produkten im Bereich der Unterhaltungselektronik. Dabei ist es eine wichtige Voraussetzung für den Erfolg neuer multimedialer Systeme, optimale Funktionalitä- ten bzw. Fähigkeiten anzubieten. Erreicht wird das durch den Einsatz digitaler Technologien und insbesondere der Computertechnik. Beispiele hierfür sind die Applikationen, die einen verbesserten realitätsnahen audiovisuellen Eindruck bieten. Bei bisherigen Audiosystemen liegt ein we- sentlicher Schwachpunkt in der Qualität der räumlichen Schallwiedergabe von natürlichen, aber auch von virtuellen Umgebungen.
Verfahren zur mehrkanaligen Lautsprecherwiedergabe von Audiosignalen sind seit vielen Jahren bekannt und standardisiert. Alle üblichen Techniken besitzen den Nachteil, daß sowohl der Aufstellungsort der Lautsprecher als auch die Position des Hörers dem Übertragungsformat bereits eingeprägt sind. Bei falscher Anordnung der Lautsprecher im Bezug auf den Hörer leidet die Audioqualität deutlich. Ein optimaler Klang ist nur in einem kleinen Bereich des Wiedergaberaums, dem so genannten Sweet Spot, möglich.
Ein besserer natürlicher Raumeindruck sowie eine stärkere Einhüllung bei der Audiowiedergabe kann mit Hilfe einer neuen Technologie erreicht werden. Die Grundlagen dieser Technologie, die so genannte Wellenfeldsynthese (WFS; WFS = Wave-Field Synthesis), wurden an der TU Delft erforscht und erstmals in den späten 80er-Jahren vorgestellt (Berkhout, A.J.; de Vries, D.; Vogel, P. : Acoustic control by Wave- field Synthesis. JASA 93, 1993).
Infolge der enormen Anforderungen dieser Methode an Rechnerleistung und Übertragungsraten wurde die Wellenfeldsyn- these bis jetzt nur selten in der Praxis angewendet. Erst die Fortschritte in den Bereichen der Mikroprozessortechnik und der Audiocodierung gestatten heute den Einsatz dieser Technologie in konkreten Anwendungen. Erste Produkte im professionellen Bereich werden nächstes Jahr erwartet. In wenigen Jahren sollen auch erste Wellenfeldsynthese- Anwendungen für den Konsumerbereich auf den Markt kommen.
Die Grundidee von WFS basiert auf der Anwendung des Huy- gens' sehen Prinzips der Wellentheorie:
Jeder Punkt, der von einer Welle erfaßt wird, ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle, die sich kugelförmig bzw. kreisförmig ausbreitet.
Angewandt auf die Akustik kann durch eine große Anzahl von Lautsprechern, die nebeneinander angeordnet sind (einem so genannten Lautsprecherarray) , jede beliebige Form einer einlaufenden Wellenfront nachgebildet werden. Im einfachsten Fall, einer einzelnen wiederzugebenden Punktquelle und einer linearen Anordnung der Lautsprecher, müssen die Audiosignale eines jeden Lautsprechers mit einer Zeitverzögerung und Amplitudenskalierung so gespeist werden, daß sich die abgestrahlten Klangfelder der einzelnen Lautsprecher richtig überlagern. Bei mehreren Schallquellen wird für jede Quelle der Beitrag zu jedem Lautsprecher getrennt berechnet und die resultierenden Signale addiert. Befinden sich die wiederzugebenden Quellen in einem Raum mit reflek- tierenden Wänden, dann müssen auch Reflexionen als zusätzliche Quellen über das Lautsprecherarray wiedergegeben werden. Der Aufwand bei der Berechnung hängt daher stark von der Anzahl der Schallquellen, den Reflexionseigenschaften des Aufnahmeraums und der Anzahl der Lautsprecher ab.
Der Vorteil dieser Technik liegt im Besonderen darin, daß ein natürlicher räumlicher Klangeindruck über einen großen Bereich des Wiedergaberaums möglich ist. Im Gegensatz zu den bekannten Techniken werden Richtung und Entfernung von Schallquellen sehr exakt wiedergegeben. In beschränktem Maße können virtuelle Schallquellen sogar zwischen dem realen Lautsprecherarray und dem Hörer positioniert werden.
In der praktischen Umsetzung ergeben sich dahingehend Probleme, daß, nachdem die Audiosignale für die einzelnen Lautsprecher berechnet worden sind, diese zu den einzelnen Lautsprechern verteilt werden und dann von .den einzelnen Lautsprechern synchron wiedergegeben werden. Wie es vorstehend dargelegt worden ist, müssen die einzelnen Lautsprecher so gespeist werden, daß sich die von ihnen ausgegebenen Signale richtig überlagern, um eine ursprüngliche „große" Welle durch die Überlagerung vieler „kleiner" Wellen zu rekonstruieren, so daß ein Hörer meint, daß die „große" Welle von einer an einer anderen Stelle angeordneten Schallquelle kommt und nicht von vielen einzelnen Lautsprechern, die jeweils eine „kleine" Welle ausgeben. Hierfür ist es von entscheidender Bedeutung, daß die einzelnen Lautsprecher synchron arbeiten, damit die von der Wellenfeldsyntheseeinrichtung berechneten einzelnen Wellen auch korrekt wiedergegeben werden, also korrekt in Schallwellen umgesetzt werden.
Typische Systeme arbeiten digital, so daß den einzelnen Lautsprechern jeweils eine Folge von digitalen Abtastwerten zugeführt wird. Synchronität der einzelnen Lautsprecher untereinander ist dann erreicht, wenn alle Lautsprecher mit demselben Abtasttakt oder „Resampling"-Takt betrieben werden. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß es die Problematik der Synchronisation an vielen anderen Stellen in der Audiotechnik ebenfalls gibt. Bei Live-Übertragungen besteht ebenfalls die Aufgabe, daß ein Abtasttakt im Sender, der die zu übertragende Audioszene aufnimmt, synchron zum Abtasttakt im Empfänger, der die übertragene Audioszene wiedergibt, ist. Arbeiten Aufnahmeabtasttakt und Wiedergabeabtasttakt nicht synchron, so würden sich irgendwo auf der Übertragungsstrecke Abtastwerte anhäufen, wenn der Wiedergabetakt zu langsam ist, oder würden bei der Wiedergabe Abtastwerte ausgehen, wenn der Wiedergabetakt zu schnell ist. Um diese Situation zu entschärfen, werden Puffer eingebaut, so daß eine gewisse Abweichung, die mit der Puffergröße korrespondiert, zwischen dem Aufnahmetakt und dem Wiedergabetakt erlaubt ist. Solche Puffer werden üblicherweise im Empfänger eingebaut, wobei die Wiedergabe im Empfänger etwas zeitversetzt stattfindet, derart, daß eine Wiedergabe erst mit einem bis zu einem bestimmten Grad gefüllten Empfangspuffer startet. In einem solchen Fall können Aufnahmetakt und Wiedergabetakt in gewissen Grenzen, die durch die Puffergröße bestimmt sind, variieren.
Würde man ein solches Konzept auf die Synchronisation von vielen Empfängern bei einer Wellenfeldsynthese übertragen, so würde dies zu einem Verlust an Audioqualität führen, da zwar keine Samples ausgehen oder sich keine Samples bei der Übertragung aufhäufen. Es besteht jedoch keine Kontrolle darüber, daß alle Empfänger synchron arbeiten, d. h. daß alle Empfänger ihre Samples zu ihrem entsprechenden Laut- Sprecher genau zu dem Zeitpunkt ausgeben, der von der Wellenfeldsyntheseeinrichtung vorbestimmt worden ist.
In jüngster Zeit wurde das so genannt Firewire- Datenübertragungsformat zur Echtzeitübertragung von Audio- Signalen vorgeschlagen. Hierzu wird auf die Fachveröffentlichung „Sample clock jitter and real-time audio over the IEEE 1394 high Performance serial bus", Julian Dünn, 106. AES-Convention, 8. - 11. Mai 1999, München, Preprint 4920, verwiesen. In dieser Fachveröffentlichung wird darauf hingewiesen, daß in dem IEEE 1394-Datenstrom ein Sample- Jitter von 40 ns zu erwarten ist, und daß ferner eine Jitter-Frequenz auftritt, die von der Frequenzabweichung zwischen dem typischerweise Quarzoszillator im Sender und Quarzoszillator im Empfänger abhängt. Üblicherweise umfaßt jeder Firewire-Knoten, also jeder Sender bzw. Empfänger, einen freilaufenden Quarzoszillator mit 24,576 MHz. Dieser Takt wird dazu verwendet, ein Cycle-Ti e-Register in jedem Knoten zu inkrementieren. Der Knoten, der als der Cycle- Master definiert ist, überträgt ein Cycle-Start-Paket in Intervallen von 125 μs, also mit einer Frequenz von 8 kHz. Dieses Startpaket definiert den Start einen isochronen Zyklus gemäß IEEE 1394. Dieses Paket hat einen Wert, der es den anderen Knoten auf dem Bus ermöglicht, ihre Cycle-Time- Register auszurichten, um ein Driften aufgrund etwas unterschiedlicher Taktfrequenzen zu korrigieren. Nachdem ein Cycle-Start-Paket auf dem Bus übertragen wird, ist es einem Reclocking-Jitter unterworfen, so daß sich bei der Cycle- Time-Register-Ausrichtung ebenfalls ein Jitter ergibt.
Aufgrund dieser Jitter-Proble e und der zeitlich variierenden Jitter-Frequenz kommen während der Audiowie.dergabe in Mehrkanalaudiosystemen und insbesondere bei Wellenfeldsyn- theseanwendungen hörbare Artefakte auf. Wenn alternativ eine langsame PLL verwendet wird, um das Jitter im Audiowiedergabetakt zu dämpfen, geht die feste Verzögerung zwischen Eingang und Ausgang verloren, was zu einer Ab- tastwertdesynchronisation der einzelnen Empfänger führen kann und im schlimmen Fall sogar zu einem Verlust an Abtastwerten führen kann. Bei Mehrkanalanwendungen ist daher ein festes Timing, also eine feste Synchronisation zwischen einzelnen Kanälen, eine wesentliche Anforderung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Empfänger, ein Empfängerarray bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines Empfängers zu schaffen, das für eine feste Synchronisation geeignet ist und in der Implementierung schnell und einfach arbeitet.
Diese Aufgabe wird durch einen Empfänger gemäß Anspruch 1, durch ein Empfängerarray gemäß Anspruch 14, ein Verfahren zum Betreiben eines Empfängers gemäß Anspruch 16 oder ein Computerprogramm gemäß Anspruch 17 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für eine feste Synchronisation zwischen einem Sender und einem Empfänger und damit auch zwischen mehreren Empfängern untereinander Phasenregelschleifen mit schmalbandi- gen Schleifenfiltern, also langsame Phasenregelschleifen, ungeeignet sind. Erfindungsgemäß wird eine Synchronisation auf der Basis von in einem Datenstrom enthaltenen Referenzeinträgen durchgeführt, wobei ein Referenzeintrag Informationen über eine Anzahl von Taktperioden aufweist, die ein Taktoszillator im Sender seit einem vorhergehenden Referenzeintrag ausgeführt hat. Im Empfänger selbst ist eine Einrichtung zum Erfassen einer Anzahl von Taktperioden, die ein im Empfänger vorgesehener Empfangertaktoszillator in einem spezifizierbaren Zeitraum ausführt, vorgesehen. Ferner wird aus dem Datenstrom ein Referenzeintrag extrahiert, woraufhin dann die vom Empfangstaktoszillator durch- geführten Schwingungen in dem spezifizierten Zeitraum mit den in dem Referenzeintrag des Datenstroms enthaltenen Wert über die Anzahl der Schwingungen, die der Sender in dem entsprechenden Zeitraum durchgeführt hat, verglichen werden, um auf der Basis dieses Vergleichs den Empfängertakt- Oszillator nachzustellen. Erfindungsgemäß wird also keine unmittelbare Rückkopplung mit einem sehr sch albandigen Schleifenfilter durchgeführt, um die Jitter-Problematik in den Griff zu bekommen. Statt dessen wird auf der Basis von in dem Datenstrom enthaltenen Informationen und auf der Basis von gleichermaßen im Empfänger abgeleiteten Informationen bezüglich der Frequenzen des Senderoszillators und des Empfangstaktoszillators eine Nachstellung des Empfangstaktoszillators durchgeführt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, daß sie eine transparente Oszillatornachführung im Empfänger sicherstellt, die nicht nur, wie eine langsame Phasenregelschleife, im zeitlichen Mittel fest ist. Statt dessen wird bei jedem neuen Referenzeintrag im Datenstrom eine transparente Empfängernachführung geschaffen. Diese Transparenz ist dafür entscheidend, daß für ein Empfängerarray alle Empfänger in einer festen Beziehung zueinander gehalten werden, ohne daß die Empfänger untereinander synchronisiert sein müssen. Dies wird dadurch erreicht, daß alle Empfänger ihre einzelnen Oszillatoren unter Verwendung desselben Referenzeintrags in dem Datenstrom, der von einem Master-Knoten kommt, nachstellen. Damit wird gleichzeitig eine feste Beziehung zwischen dem Sender und dem Empfänger beibehalten, so daß keine Schwierigkeiten hinsichtlich hörbarer Artefakte und Sample-Slips auftreten.
Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Empfänger einfach und damit günstig implementierbar, da lediglich Logikschaltungen als Zähler und Komparator sowie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lediglich ein Digital-Analog-Wandler benötigt wird, um das analoge Steuersignal für den steuerbaren Oszillator zu erzeugen.
Solche Logikschaltungen arbeiten schnell und sind preisgünstig implementierbar. Der Preisaspekt ist in diesem Zusammenhang von spezieller Bedeutung, da durchaus an Größenordnungen von 100 bis 200 Empfängern gedacht werden muß, wenn ein Audiovorführraum mit einem Lautsprecherarray betrieben wird, das von einer Wellenfeldsyntheseeinheit mit Audiowiedergabesignalen versorgt wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß wegen der Einfachheit der Implementierung und der Tatsache, daß keine langsamen Elemente, wie eine langsame Phasenregelschleife etc., eingesetzt werden, eine Nachführung des Oszillators sehr schnell vonstatten geht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird es ferner bevorzugt, eine quantitative Nachführung zu erreichen, dahingehend, daß die Schwingfre- quenz des Empfangstaktoszillators nicht mit vorgegebenen Inkrementen erhöht oder erniedrigt wird, obgleich dies grundsätzlich ebenfalls möglich wäre, sondern daß eine quantitative Berechnung der Schwingfrequenzänderung aufgrund der vorliegenden Anzahl von Takten, die ein Senderos- zillator in dem spezifizierten Zeitraum durchgeführt hat, und aufgrund der Anzahl von Takten, die der Empfangstaktoszillator in dem spezifizierten Zeitraum durchgeführt hat, durchgeführt, um den absoluten Nachführungsbetrag unmittelbar quantitativ zu berechnen. Damit wird sichergestellt, daß der Empfangstaktoszillator eines Empfängers dem Senderoszillator immer genau zeitversetzt um den Referenzzeitraum und ggf. eine kleine Verarbeitungszeit folgt. Alle anderen Empfänger in einem erfindungsgemäßen Empfängerarray folgen ebenfalls genau in diesem Zeitmuster einem Senderoszilla- tor, so daß unter den einzelnen Empfängern im Empfängerarray eine Synchronisation erreicht ist, ohne daß die einzelnen Empfänger untereinander verbunden werden müssen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen
Empfängers;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Empfängerarrays in einem Sender/Empfänger-Szenario;
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der hierarchischen Takt- Steuerungskonzeption; und Fig. 4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Empfängers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Empfänger zum Empfangen eines Datenstroms, der an einem Eingang 10 eingespeist wird. Der Datenstrom stammt von einem Sender und umfaßt einen ersten Referenzeintrag und einen zeitlich folgenden zweiten Referenzeintrag. Der zweite Referenzeintrag umfaßt Informatio- nen über eine Anzahl von Taktperioden, die ein Taktoszillator im Sender seit dem ersten Referenzeintrag ausgeführt hat.
Der Empfänger umfaßt ferner eine Einrichtung 12 zum Empfan- gen und Wiedergewinnen zumindest des ersten und des zweiten Referenzeintrags, wobei Informationen über den ersten und den zweiten Referenzeintrag an einem Ausgang 13 ausgegeben werden. Nutzlastdaten in dem Datenstrom, die ebenfalls von der Einrichtung 12 empfangen und wiedergewonnen werden, werden an einem Ausgang 14 der Einrichtung 12 ausgegeben. Der Empfänger umfaßt ferner eine Taktperiodenerfassung 15, die vorzugsweise als Zähler ausgeführt ist und einen Start- /Stopp-Eingang aufweist, der mit der Referenzeintragsleitung 13 verbunden ist. Ferner ist ein steuerbarer Oszilla- tor 16 vorgesehen, der von einer Einrichtung 17 zum Vergleichen des im zweiten Referenzeintrag stehenden Perioden- anzahlwerts mit einem Ausgabewert von der Taktperiodenerfassung 15, der die Anzahl der Perioden des steuerbaren Oszillators 16 zwischen dem ersten und dem zweiten Refe- renzeintrag wiedergibt, liefert.
Der steuerbare Oszillator 16 umfaßt einen Taktausgang 18, der mit der Taktperiodenerfassungseinrichtung 15 gekoppelt ist, damit dieselbe die Taktperioden des Ausgangstakts des steuerbaren Oszillators 16 zählen kann. Der Ausgangstakt des steuerbaren Oszillators 18 kann entweder unmittelbar als Datentakt verwendet werden, um der Einrichtung 12 zum Empfangen und Wiedergewinnen zugeführt zu werden. Typi- scherweise wird jedoch der Datentakt, mit dem Nutzlastdaten (am Ausgang 14) ausgegeben werden, wesentlich geringer sein als der Arbeitstakt des steuerbaren Oszillators. Zu diesem Zweck ist ein optionaler Teiler 19 vorgesehen, um aus dem Takt des steuerbaren Oszillators 16 einen Wiedergabetakt an einem Ausgang 20 abzuleiten. Der Taktteiler 19 kann durch eine beliebige rationale Zahl x teilen. Für ganzzahlige Teilerverhältnisse, also wenn x eine ganze Zahl ist, kann der Teiler besonders einfach als direkter Frequenzteiler ausgeführt sein. Für nicht-ganzzahlige Teilerverhältnisse kann eine Phasenregelschleife eingesetzt werden. Aufgrund der Tatsache, daß durch das erfindungsgemäße Konzept bereits eine Jitter-Dämpfung durchgeführt worden ist, wird die Phasenregelschleife zum Teilen in der Einrichtung 19 als sehr schnelle Phasenregelschleife ohne spezielle Jitter-Dämpfung ausgeführt sein. In anderen Worten ausgedrückt, wird sie, sofern sie überhaupt ein Schleifenfilter aufweist, ein Schleifenfilter haben, das eine wesentlich höhere Grenzfrequenz hat als die Jitter-Frequenz des steu- erbaren Oszillators 16.
Der steuerbare Oszillator 16 wird vorzugsweise als spannungsgesteuerter Quarzoszillator (VCXO) ausgeführt, der selber sehr präzise arbeitet und daher lediglich nur um geringe Beträge nachgestellt werden muß. Das erfindungsgemäße Konzept der Ansteuerung des Oszillators ist jedoch auch auf weniger präzise arbeitende Oszillatoren anwendbar. So könnten beispielsweise digitale Oszillatoren mit einer ungeraden Anzahl von rückgekoppelten Invertern eingesetzt werden, wobei die Taktfrequenz eines solchen Oszillators durch einen Arbeitsstrom und nicht durch eine Arbeitsspannung festgelegt wird.
Jeder steuerbare Oszillator besitzt eine Kennlinie, durch die einem Steuersignal eine Ausgangsfrequenz eindeutig zugeordnet ist. Das Steuersignal wird typischerweise ein analoges Steuersignal sein, das von der Einrichtung 17 zum Vergleichen und Ansteuern erzeugt wird, indem dieselbe ausgangsseitig typischerweise einen Digital-Analog-Wandler aufweist, der ausgangsseitig einen Strom oder eine Spannung liefert, welche mit einem eingangsseitig gelieferten digitalen Wert eindeutig korrespondiert.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Datenstrom gemäß dem IEEE 1394-Format definiert, so daß er Referenzeinträge in einem 8-kHz-Takt, also mit einem Abstand von 125 μs, enthält. Jeder Referenz- eintrag wird derart erzeugt, daß ein Zähler im Sender vorgesehen ist, der folgendermaßen arbeitet. Sein maximaler Zählwert, nach dem er auf Null umschaltet, liegt bei 3072, was nominell den 125 μs entspricht. Läuft alles ideal, so beginnt der Zähler immer mit Null und überträgt z. B. die Zeitmarke von Null in den Datenstrom. Tritt dagegen ein Jitter auf, so wird der Zähler manchmal von Null abweichende Zeitmarken in den Datenstrom einbetten, wie z. B. 3070 oder 2. Der Ausgabewert zum Zeitpunkt des nächsten Zeitmarkenereignisses wird in einen nächsten Referenzeintrag geschrieben. Der Zähler im Senderoszillator zählt unbeei- druckt davon wieder weiter, und zählt bis zur Erzeugung des nächsten Referenzeintrags wieder die Anzahl der Sendertaktoszillatorperioden. Es sei darauf hingewiesen, daß im idealen Fall der Zähler immer bei Null startet, also bei jedem Referenzeintrag gewissermaßen automatisch aufgrund seiner maximalen Zählgröße zurückgesetzt wird. Dies ist für beliebige Zähler nicht unbedingt erforderlich, solange die Zähler im Sender und im Empfänger derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Empfänger den Zählwert des Senders zu Synchronisationszwecken interpretieren kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Empfänger entsprechend gestaltet, derart, daß er den Oszillator 16 und die Taktperiodenerfassungsein- richtung 15 umfaßt, die vorzugsweise ebenfalls als Zähler ausgestaltet ist. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Einrichtung 12 einen Referenzeintrag erfaßt, wird die Taktperiodener- fassungseinrichtung 15 gestartet. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Einrichtung 12 zum Empfangen und Wiedergewinnen einen nächsten Referenzeintrag erfaßt, wird die Taktperiodener- fassungseinrichtung gestoppt. Der dann angezeigte Zählerwert wird der Einrichtung 17 zugeführt, die gleichzeitig die in dem zweiten Referenzeintrag stehende Anzahl der Oszillatorperioden des Senderoszillators umfaßt. Ein Vergleich ergibt unmittelbar, ob der steuerbare Oszillator 16 im Empfänger schneller ist (die Taktperiodenerfassungsein- richtung hat einen größeren Zählwert erfaßt, als im zweiten Referenzeintrag steht) , oder ob der steuerbare Oszillator 16 langsamer als der entsprechende Oszillator im Sender ist (die Taktperiodenerfassungseinrichtung hat einen kleineren Wert als im zweiten Referenzeintrag ermittelt) .
Je nach Implementierung ist die Einrichtung 17 zum Vergleichen ausgebildet, um den steuerbaren Oszillator um ein festes Inkrement nachzustellen, das konstant groß ist oder bis zu einem bestimmten kleinen Wert von Nachstellaktion zu Nachstellaktion abnimmt.
Bevorzugterweise ist die Einrichtung 17 zum Vergleichen und Ansteuern jedoch ausgebildet, um eine quantitativ korrekte Nachstellung durchzuführen. In diesem Fall kann die Einrichtung 17 zum Vergleichen z. B. ein prozentuales Verhält- nis zwischen der im Referenzeintrag stehenden Anzahl von Perioden und der von der Takterfassungseinrichtung erfaßten Anzahl von Perioden berechnen und den steuerbaren Oszillator auf der Basis dieses prozentualen Verhältnisses nach- steuern, derart, daß die Frequenz, die der Senderoszillator zwischen dem ersten Referenzeintrag und dem zweiten Referenzeintrag gehabt hat, unmittelbar durch den steuerbaren Oszillator 16 im Empfänger nachgebildet wird. Hierzu ist die Einrichtung 17 zum Vergleichen und Ansteuern ferner ausgebildet, um Informationen über die Kennlinie des steu- erbaren Oszillators 16 zu haben, um eine korrekte Steuersi¬ gnalveränderung zu berechnen, die zu einer durch die Ver¬ gleichseinrichtung ermittelten gewünschten prozentualen Änderung der Empfängeroszillatortaktfrequenz führt. Es sei darauf hingewiesen, daß für die vorliegende Erfindung die Nennfrequenzen des Sendertaktoszillators und des Empfängertaktoszillators 16 nicht unbedingt gleich sein müssen. Arbeitet der Sendertaktoszillator beispielsweise mit der doppelten Frequenz wie der Empfangertaktoszillator, so würde die Einrichtung 12 zum Empfangen und Wiedergewinnen ausgebildet sein, um die Anzahl der Perioden in einem Referenzeintrag zu halbieren, um dann mit dem halbierten Wert den Vergleich durchzuführen und auf der Basis des Vergleichs den Oszillator nachzusteuern. Somit sind beliebige Kombinationen von Empfängeroszillatornennfrequenzen und Senderoszillatornennfrequenzen durchführbar.
Alternativ kann in dem Referenzeintrag ein deterministischer Offset enthalten sein. Ein solcher Offset könnte genauso auch in der von der Taktperiodenerfassungseinrich- tung ermittelten Periodenanzahl enthalten sein. Solange ein solcher Offset periodisch ist, kann er ohne weiteres beim Vergleich oder bei der Berechnung der Ansteuergröße durch die Einrichtung 17 eliminiert werden.
Fig. 4 zeigt einen Empfänger gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der steuerbare Oszillator 16 als Quarz-VCO ausgeführt ist, bei dem die Einrichtung 12 zum Empfangen und Wiedergewinnen als IEEE 1394-Empfänger ausgeführt ist, bei der die Taktperi- odenerfassungseinrichtung 15 als Zähler ausgeführt ist und die Einrichtung 17 zum Vergleichen und Ansteuern von Fig. 1 einen Komparator 17a und einen nachgeschalteten Digital- Analog-Wandler 17b umfaßt, um dem Quarz-VCO einen analogen Spannungswert zur Frequenzsteuerung zuzuführen.
Der lokale Zähler 15 zählt somit die Pulse von dem lokalen Quarz-VCO 16 als Lokaltaktgeber. Der Zählerwert des" lokalen
Zählers 15 wird mit dem empfangenen Zählerwert periodisch verglichen. Die Fehlübereinstimmung zwischen dem lokalen Zählerwert und dem empfangenen Zähler wird verwendet, um den Lokaltaktoszillator 16 einzustellen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Zähler- und Vergleicher- logik, also die Funktionalitäten der Einrichtungen 15, 17 und auch die Funktionalitäten der Einrichtung 12 hardwaremäßig in Form eines PLD (PLD = Programmable Logiq Device) in Form eines FPGA (FPGA = Field Programmable Gat Array) oder in Software, beispielsweise auf einem DSP (DSP = digitaler Signalprozessor) oder auf einem Allzweckprozessor, wie z. B. innerhalb eines PC, implementiert werden kann.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 2 ein Sender- /Multiempfänger-Szenario für ein Mehrkanalaudiosystem dargestellt. Der Sender ist in Fig. 2 mit 30 bezeichnet und empfängt eingangsseitig Audiodaten sowie Hilfsinformationen für die Wellenfeldsynthese. Der Sender umfaßt ein Wellen- feldsynthese odul 31, den Senderoszillator 32, die Refe- renzeintragserzeugungseinrichtung 33 und einen Datenstrom- multiplexer 34, um einen Datenstrom mit Nutzdaten für einzelne Lautsprecher zu liefern, wobei dieser Datenstrom ferner Referenzeinträge aufweist. Der Abstand der Referenzeinträge im Datenstrom ist vorzugsweise periodisch und wird dadurch erreicht, daß der Oszillator 32 den Datenstrommul- tiplexer 34 immer dann ansteuert, wenn ein Referenzeintrag von der Referenzerzeugungseinrichtung 33 in den Datenstrom geschrieben werden soll. Die Referenzerzeugungseinrichtung ist ausgebildet, um immer von einem Referenzzeitpunkt zum nächsten Referenzzeitpunkt die Anzahl der Taktperioden des Senderoszillators 32 zu zählen, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 dargestellt worden ist.
Das in Fig. 2 gezeigte Szenario umfaßt ferner eine Mehrzahl von Empfängern El, E2, E3, ..., En, die alle derart ausgeführt sind, wie es am Beispiel eines einzelnen Empfängers in Fig. 1 dargestellt ist. Alle Empfänger empfangen entweder den gesamten Datenstrom, in dem die Daten für alle Empfänger enthalten sind. Alternativ kann das System auch derart ausgestaltet werden, daß jeder Empfänger nur den für ihn bestimmten Nutzdatenanteil empfängt. Auf jeden Fall empfängt jeder einzelne Empfänger dieselbe Folge von Refe- renzeinträgen vom Sender, so daß der Sender ohne dazwischenliegende Hierarchiestufen als Master-Knoten arbeitet. Eine entsprechende Hierarchie ist in Fig. 3 dargestellt .
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Master-Knoten Knoten 40, 42, erster Ebene anspricht, die wiederum Knoten 44, 46 zweiter Ebene ansprechen. Die Referenzeinträge in dem Datenstrom werden jedoch auch in dem Fall von Fig. 3 vom ersten Knoten 40 beispielsweise verwendet, um sich zu synchronisieren. In dem Datenstrom, der von dem Knoten 40 zum Knoten 44 läuft, wird wiederum derselbe Referenzeintrag, der ursprünglich vom Masterknoten erzeugt worden ist, „weitergereicht", so daß alle Knoten, sei es, daß sie parallel geschaltet sind, wie in Fig. 2, oder daß sie hintereinander geschaltet sind, wie in Fig. 3, von demsel- ben Mastertakt aus synchronisiert werden.
Erfindungsgemäß wird somit die Jitter-Dämpfungs-PLL in Systemen gemäß dem Stand der Technik vermieden, indem die Systemquarze der einzelnen Knoten in Gleichklang gebracht werden. Hierzu wird bei allen Knoten außer beim Masterknoten anstelle eines normalen Quarzoszillators ein ziehbarer Quarzoszillator verwendet, wobei dieser kontinuierlich so nachgeführt wird, daß eine möglichst geringe Abweichung zwischen den einzelnen Knoten vorhanden ist. Die Nachfüh- rung geschieht, wie es ausgeführt worden ist, indem jeder Knoten die Schwingungen eines Quarzes zählt und mit denen des Masterknotens vergleicht.
Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Empfängers in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersigna- len erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, daß das Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausge- drückt kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.

Claims

Patentansprüche
1. Empfänger zum Empfangen eines Datenstroms, der von einem Sender erzeugt worden ist, wobei der Datenstrom einen ersten Referenzeintrag und einen zeitlich folgenden zweiten Referenzeintrag aufweist, wobei der zweite Referenzeintrag Informationen über eine Anzahl von Taktperioden aufweist, die ein Taktoszillator im Sender seit dem ersten Referenzeintrag ausgeführt hat, mit folgenden Merkmalen:
einem Empfangertaktoszillator (16) , der hinsichtlich seiner Empfängeroszillatorfrequenz steuerbar ist;
einer Einrichtung (15) zum Erfassen einer Anzahl von Taktperioden, die der Empfangertaktoszillator in einem spezifizierbaren Zeitraum ausführt;
einer Einrichtung (12) zum Extrahieren des ersten und des zweiten Referenzeintrags, wobei die Einrichtung zum Extrahieren ausgebildet ist, um die Einrichtung (15) zum Erfassen auf der Basis des extrahierten ersten und zweiten Referenzeintrags hinsichtlich des spezifizierbaren Zeitraums anzusteuern; und
einer Einrichtung (17) zum Vergleichen der Anzahl von Taktperioden des Empfängertaktoszillators (16) mit den Informationen in dem zweiten Referenzeintrag,
wobei die Einrichtung (17) zum Vergleichen ferner ausgebildet ist, um den Empfangertaktoszillator (16) abhängig von einem Vergleichsergebnis anzusteuern, um die Oszillatorfrequenz zu erhöhen oder zu erniedrigen, derart, daß die Oszillatorfrequenz in einem vorbe- stimmten Verhältnis zu einer Frequenz des Taktoszillators im Sender ist oder gleich der Frequenz des Taktoszillators im Sender ist.
2. Empfänger gemäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung
(15) zum Erfassen einen Zähler aufweist, der zu einem Beginn des spezifizierbaren Zeitraums startbar ist und zu einem Ende des spezifizierbaren Zeitraums stoppbar 5 ist.
3. Empfänger gemäß Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (12) zum Extrahieren ausgebildet ist, um den Zähler ansprechend auf ein Extrahieren des ersten Referenz-
10 eintrags zu starten und ansprechend auf ein Extrahieren des zweiten Referenzeintrags zu stoppen.
. Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Informationen über die Anzahl von Taktpe-
15 rioden in dem zweiten Referenzeintrag direkt die Anzahl der Taktperioden umfassen,
wobei die Einrichtung (17) zum Vergleichen ausgebildet ist, um in einem Fall, bei dem die Anzahl der Taktpe-
'20 rioden des Empfängeroszillators kleiner als die Anzahl von Taktperioden des Senderoszillators ist, den Empfangertaktoszillator anzusteuern, um seine Frequenz zu erhöhen, oder um in dem Fall, in dem die Anzahl der Taktperioden des Empfängeroszillators größer als die
25 Anzahl von Taktperioden des Senderoszillators ist, den Empfängeroszillator anzusteuern, um seine Frequenz zu verringern.
Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
30 bei dem die Einrichtung (17) zum Vergleichen ausgebildet ist, um den Empfangertaktoszillator (16) zu steuern, um die Oszillatorfrequenz um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen oder zu erniedrigen.
35
Empfänger gemäß Anspruch 5, bei dem der vorbestimmte Betrag nach und nach verringert wird.
7. Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (17) zum Vergleichen ausgebildet ist, um einen Betrag, mit dem die Oszillatorfrequenz erhöht oder erniedrigt wird, auf der Basis eines Vergleichsergebnisses quantitativ zu berechnen.
8. Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprache,
bei dem die Einrichtung (17) zum Vergleichen ausgebil- det ist, um einen Betrag, um den die Oszillatorfrequenz des Empfängertaktoszillators verändert werden soll, anhand einer Kennlinie des Empfängertaktoszillators, durch die ein Steuersignal des Empfängeroszillators mit einer Frequenz des Empfängertaktoszillators in Beziehung ist, und des Vergleichsergebnisses in eine Veränderung des Steuersignals umzurechnen, so daß eine aktuelle Frequenz des Empfängertaktoszillators einer Frequenz des Referenzoszillators zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzzeitpunkt entspricht.
Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Datenstrom ferner als Nutzlast eine Folge von Abtastwerten oder Informationen, aus denen die Folge von Abtastwerten ableitbar ist, umfaßt, wobei die Folge von Abtastwerten durch eine von der Frequenz des Empfängertaktoszillators ableitbare Wiedergabefrequenz ausgebbar ist.
10. Empfänger gemäß Anspruch 9, bei dem die Wiedergabefrequenz und die Empfängeroszillatorfrequenz in einem ganzzahligen Verhältnis stehen und die Wiedergabefrequenz kleiner als die Empfängeroszillatorfrequenz ist, wobei der Empfänger ferner folgendes Merkmal aufweist:
einen Direktfrequenzteiler (19) zum Liefern des Wie¬ dergabetakts aus dem Empfängeroszillatortakt.
11. Empfänger gemäß Anspruch 10, bei dem der Datenstrom gemäß einem Format IEEE 1394 spezifiziert ist, bei dem die Empfängeroszillatorfrequenz 24,576 MHz beträgt, bei dem die Wiedergabefrequenz 48 kHz beträgt, wobei der ganzzahlige Frequenzteiler ausgebildet ist, um ein Teilungsverhältnis von 512 zu implementieren. i
12. Empfänger gemäß Anspruch 9, *
bei dem die Wiedergabefrequenz und die Empfängeroszillatorf equenz in keinem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, und
bei dem der Empfänger ferner eine Phasenregelschleife mit einem Schleifenfilter umfaßt, das derart breitban- dig ausgebildet ist, daß ein Takt-Jitter des Empfängertaktoszillators nicht unterdrückt wird.
13. Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (17) zum Vergleichen ausgebildet ist, um einen deterministischen Offset, der in dem zweiten Referenzeintrag enthalten ist, und/oder einen deterministischen Offset, der in der Anzahl von Empfängertaktperioden enthalten ist, außer Betracht zu lassen.
14. Empfängerarray mit einer Mehrzahl von Empfängern, wobei jeder Empfänger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist,
wobei der Sender (30) als Master ausgebildet ist, und
wobei jeder Empfänger ausgebildet ist, um den ersten und den zweiten Referenzeintrag von dem Sender (30) zu erhalten, so daß alle Empfänger auf denselben Sender synchronisiert sind.
15. Empfängerarray gemäß Anspruch 14, bei dem jeder Empfänger ausgebildet ist, um einen oder mehrere Lautsprecher (35) anzusteuern, und
bei dem der Sender ein Wellenfeldsynthesemodul (31) aufweist, um für alle Lautsprecher, die von dem Empfängerarray ansteuerbar sind, Wiedergabeinfor,mationen zu berechnen, die mit einer spezifizierten Wie.dergabe- frequenz auszugeben sind.
16. Verfahren zum Betreiben eines Empfängers, wobei der Empfänger einen Empfangertaktoszillator, der hinsichtlich seiner Empfängeroszillatorfrequenz steuerbar ist, aufweist und zum Empfangen eines Datenstroms ausgebil- det ist, der von einem Sender erzeugt worden ist, wobei der Datenstrom einen ersten Referenzeintrag und einen zeitlich folgenden zweiten Referenzeintrag aufweist, wobei der zweite Referenzeintrag Informationen über eine Anzahl von Taktperioden aufweist, die ein Taktoszillator in dem Sender seit dem ersten Referenzeintrag ausgeführt hat, mit folgenden Schritten:
Erfassen (15) einer Anzahl von Taktperioden, die der Empfangertaktoszillator in einem spezifizierbaren Zeitraum ausführt;
Extrahieren (12) des ersten und des zweiten Referenzeintrags;
Steuern des Schritts des Erfassens auf der Basis des extrahierten ersten und zweiten Referenzeintrags hinsichtlich des spezifizierbaren Zeitraums;
Vergleichen (17) der Anzahl von Taktperioden des Emp- fängertaktoszillators mit den Informationen in dem zweiten Referenzeintrag; und Ansteuern des steuerbaren Oszillators (16) abhängig von einem Vergleichsergebnis, um die Oszillatorfrequenz zu erhöhen oder zu erniedrigen, so daß die Oszillatorfrequenz in einem vorbestimmten Verhältnis zu einer Frequenz des Taktoszillators im Sender ist oder gleich der Frequenz des Taktoszillators im Sender ist. t
17. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 16, wenn das Pro- gramm auf einem Computer abläuft.
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