DE69920498T2

DE69920498T2 - Verfahren und vorrichtung zur fm interferenzreduktion für fm in-band digitalen audiorundfunk

Info

Publication number: DE69920498T2
Application number: DE69920498T
Authority: DE
Inventors: William Brian KROEGER; Scott Jeffrey BAIRD
Original assignee: Ibiquity Digital Corp
Current assignee: Ibiquity Digital Corp
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: ATE277463T1; JP2002529955A; KR20010100966A; DE69920498D1; MXPA01004450A; RU2225070C2; AU762982B2; WO2000027040A9; EP1125384B1; WO2000027040A3; CN1126299C; KR100590372B1; AU2144200A; EP1125384A2; CA2348283A1; US20010023175A1; CA2348283C; BR9914990B1; US6259893B1; WO2000027040A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft die Signalverarbeitung und insbesondere Signalverarbeitungstechniken zur Verwendung in digitalen Audio-Broadcasting-(DAB)-Systemen.
Digitales Audio-Broadcasting (Digital Audio Broadcasting) ist ein Medium zum Bereitstellen von Audio mit digitaler Qualität, die existierenden analogen Broadcasting-Formaten überlegen ist. Sowohl AM als auch FM DAB Signale können in einem hybriden Format, bei dem das digital modulierte Signal gemeinsam mit dem gegenwärtig ausgesendeten (Broadcast) analogen AM oder FM Signal existiert, oder in einem vollständig digitalen Format ohne analoges Signal übertragen werden. Im-Band Auf-Kanal (In-Band On-Channel, IBOC) DAB Systeme erfordern keine neuen spektralen Zuordnungen bzw. Zuweisungen, weil jedes DAB Signal gleichzeitig innerhalb der gleichen spektralen Maske einer existierenden AM oder FM Kanal-Zuordnung übertragen wird. IBOC Systeme fördern die Wirtschaftlichkeit des Spektrums, während Broadcaster (Aussendende) in die Lage versetzt werden an ihre gegenwärtige Basis von Zuhörern Audio mit digitaler Qualität zu liefern. Mehrere IBOC DAB Ansätze sind vorgeschlagen worden.
FM DAB Systeme sind der Gegenstand von mehreren United States Patents einschließlich der Patente mit den Nummern 5,465,396; 5,315,583; 5,278,844 und 5,278,826 gewesen. Seit kurzem legt ein vorgeschlagenes FM IBOC DAB Signal orthogonale frequenzteilungs-multiplexierte (OFDM) Subträger in dem Bereich von ungefähr 129 kHz bis 199 kHz weg von der FM Mittenfrequenz, sowohl oberhalb als auch unterhalb des Spektrums, das von einem analogen modulierten Host-FM-Träger belegt wird. Einige IBOC Optionen (z. B. mit einer vollständig digitalen Option) erlauben Subträger (Unterträger), die so nahe wie 100 kHz weg von der Mittenfrequenz starten.
Der digitale Abschnitt des DAB Signals ist einer Interferenz bzw. Störung ausgesetzt, zum Beispiel durch zuerst angrenzende FM Signale oder durch Host-Signale in hybriden IBOC DAB Systemen. Signalverarbeitungstechniken werden benötigt, um die Signale von Interesse bei Anwesenheit der Störer herauszutrennen.
Eine FM Extraktionstechnik, die als COLT (Continuous Look Through; Kontinuierliche Durchsicht) bezeichnet wird, kann verwendet werden, um ein Schmalbandsignal von unterhalb einem Breitband-FM-Signal zu extrahieren. Diese Technik wird in den United States Patenten mit den Nummern 5,263,191; 5,428,834; und 5,355,533 beschrieben. Das Verfahren, das in diesen Patenten beschrieben wird, verwendet im Grunde genommen ein Kerben-Filter, das die FM Momentanfrequenz eines Störsignals bzw. interferierenden Signals abfängt und unterdrückt.
Das United States Patent mit der Nummer 5,465,396 offenbart ein In-Band On-Channel Digitales-Audio-Broadcast-System, welches die gleichzeitige Übertragung eines digitalen Audio-Broadcast-Signals und eines FM Signals über existierende FM Kanäle einschließt.
FM IBOC DAB Signale sind verschiedenen Schwundbedingungen und Bandbreiten-Eigenschaften ausgesetzt, die die Effektivität von herkömmlichen COLT Techniken beschränken. Es besteht ein Bedarf nach einer Signalextraktionstechnik, die für In-Band On-Channel Digitale-Audio-Broadcast-Signale unter Schwundbedingungen effektiv ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung stellt ein Verfahren zum Reduzieren der FM Störung in einem In-Band On-Channel Digitalen-Audio-Broadcasting-System bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte zum Empfangen eines zusammengesetzten Signals mit einem Signal von Interesse und einem Störsignal und ist gekennzeichnet durch die Schritte zum Normalisieren des zusammengesetzten Signals, um ein normalisiertes zusammengesetztes Signal zu erzeugen, Multiplizieren des zusammengesetzten Signals mit einem komplexen Konjugierten des normalisierten zusammengesetzten Signals, um ein reales Signal zu erzeugen, Filtern des realen Signals, und das Multiplizieren des sich ergebenden gefilterten Signals mit dem normalisierten zusammengesetzten Signal, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die ungünstigen Effekte des Störsignals in dem Ausgangssignal werden im Verhältnis zu dem Signal von Interesse in dem ursprünglichen zusammengesetzten Signal reduziert, wodurch es einfacher gemacht wird das Signal von Interesse zu erfassen. In dieser Hinsicht beziehen sich ungünstige Effekte auf derartige Effekte wie eine Zerstörung der erfassten Symbole, was zu einer erhöhten Bitfehlerrate (BER) führt.
Zusätzlich umfasst die Erfindung auch Funkempfänger, die das obige Verfahren verwenden und die die Merkmale des Anspruchs 7 aufweisen.
Obwohl die hier beschriebene Technik zur Linderung der Effekte eines ersten benachbarten FM Störers gut geeignet ist, kann sie ebenfalls verwendet werden, um die Effekte des Host-FM-Signals zu lindern, wenn das DAB Signal näher zu seinem FM Host platziert ist. Jedoch neigt der begrenzende Faktor in dem letzteren Fall die Störung des DAB auf dessen FM Host zu sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Diagramm, welches spektrale Leistungsdichten eines FM In-Band Auf-Kanal Digitalen-Audio-Aussendesignals (Audio-Broadcast-Signal) zeigt;
2 ein Diagramm, welches die spektralen Leistungsdichten von zwei FM In-Band Auf-Kanal Digitalen-Audio-Aussendesignalen in benachbarten Kanälen zeigt;
3 ein Blockdiagramm, welches das Signalverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Blockdiagramm, das den Betrieb einer ersten angrenzenden Löscheinheit (FAC) in Übereinstimmung mit dieser Erfindung darstellt; und
5 ein Blockdiagramm eines Empfängers, der in Übereinstimmung mit dieser Erfindung konstruiert ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf die Figuren ist 1 eine schematische Darstellung der Frequenzzuordnungen (spektralen Anordnung) und der relativen spektralen Leistungsdichte der Signalkomponenten für ein hybrides FM IBOC DAB Signal 10. Das hybride Format umfasst das herkömmliche FM Stereo-Analogsignal 12 mit einer spektralen Leistungsdichte, die mit der dreieckigen Form 14 dargestellt wird, die in einem zentralen Abschnitt oder einem Abschnitt mit einem zentralen Frequenzband 16 des Kanals positioniert ist. Die spektrale Leistungsdichte (PSD) eines typischen analogen FM Broadcastsignals (Aussendesignals) ist fast dreieckig mit einer Steigung von ungefähr –0,35 dB/kHz von der Mittenfrequenz. Eine Vielzahl von digital modulierten gleich beabstandeten Subträgern sind auf jeder Seite des analogen FM Signals, in einem oberen Seitenband 18 und einem unteren Seitenband 20, positioniert und werden gleichzeitig mit dem analogen FM Signal übertragen. Sämtliche Träger werden bei einem Leistungspegel übertragen, der in die Kanalmaske 22 der United States Federal Communications Commission fällt.
In einem Beispiel eines hybriden FM IBOC Modulationsformats sind 95 gleich beabstandete orthogonale frequenzteilungs-multiplexierte (OFDM) digital modulierte Subträger auf jeder Seite des analogen Host-FM-Signals platziert, wobei das Spektrum von ungefähr 129 kHz bis 198 kHz weg von der Host-FM-Mittenfrequenz belegt wird, wie mit dem oberen Seitenband 18 und dem unteren Seitenband 20 in 1 dargestellt. In dem hybriden System wird die gesamte DAB-Leistung in den OFDM digital modulierten Subträgem in jedem Seitenband auf ungefähr –25 dB im Verhältnis zu deren analogen Host-FM-Leistung gesetzt.
Signale von einem angrenzenden bzw. benachbarten FM Signal (d. h. die ersten angrenzenden FM Signale) würden, wenn sie vorhanden sind, bei einem Abstand von 200 kHz von der Mitte des Kanals von Interesse zentriert sein. 2 zeigt einen zentralen Plot eines hybriden DAB Signals 10 mit einem oberen ersten angrenzenden Störer 24 mit einem analogen modulierten Signal 26 und eine Vielzahl von digital modulierten Subträgern in Seitenbändern 28 und 30, die auf einem Pegel von ungefähr –6 dB im Verhältnis zu dem Signal von Interesse (den digital modulierten Subträgern des Signals 10) sind. Die Figur zeigt, dass das DAB Oberseitenband 18 durch das analoge modulierte Signal in dem ersten angrenzenden Störer zerstört wird. Die vorliegende Erfindung stellt eine erste angrenzende Löscheinheit (FAC) bereit, die in der Lage ist, die Effekte der Störung bzw. Interferenz in dieser Situation zu unterdrücken. Es ist gezeigt worden, dass die FAC in der Lage ist mit ersten angrenzenden Störern sowohl auf oberen als auch unteren DAB Seitenbändern fertig zu werden und erfolgreich das unter ihnen vergrabene DAB Signal wieder herzustellen. Das DAB Signal wird von unterhalb des störenden FM Trägers extrahiert, obwohl der Extraktionsprozess das DAB Signal verzerrt. Es wird angenommen, dass das DAB Signal im Verhältnis zu dem störenden ersten benachbarten analogen FM Signal klein ist, so dass ein FM Abfang und eine FM Löschung effektiv sein kann.
Bei Abwesenheit von Schwundeffekten können die zusammengesetzten analogen FM plus DAB Signale folgendermaßen modelliert werden: s(t) = a·ejθ(t) + d(t),wobei a die Amplitude ist und θ(t) die momentane Phase des FM Signals ist und d(t) das DAB Signal ist. Ohne Verlust der Allgemeingültigkeit kann angenommen werden, dass die Durchschnittsleistung von d(t) eins ist. Es sei ferner angenommen, dass a≫1 ist, sodass der FM Einfangeffekt aktiviert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass angenommen wird, dass die Signalamplitude konstant ist, da kein Schwund des Signals in diesem Teil der Analyse angenommen wird. Es sei auch bemerkt, dass dies der ideale Fall ohne Rauschen ist. Wenn das Signal unter Verwendung der Techniken verarbeitet wird, die in den United States Patenten mit den Nummern 5,263,191; 5,428,834; und 5,355,533 gezeigt sind, kann der Ausgang folgendermaßen approximiert werden: COLT_OUT(t) ≈ d(t) + d*(t)·ej·2θ(t)
Der erste Term des COLT Ausgangs ist der gewünschte Term, während der zweite Term eine Störung ist, obwohl der Störungsterm die gleiche Leistung wie der erste Term aufweist, ist dessen Spektrum mit dem Quadrat des FM Signals, welches zweimal die FM Modulations-Bandbreite aufweist, gefaltet.
Wenn die Bandbreite des DAB Signals der Bandbreite des störenden FM Signals gleicht und wenn das DAB Signal auf dem FM Signal zentriert ist, wird das sich ergebende Signal-Zu-Störungs-Verhältnis unter Verwendung der herkömmlichen COLT Technik auf maximal wenige dB reduziert. Eine andere große Quelle einer Verschlechterung ist ein Mehrwege-Schwund. Der Schwund führt zu einer Amplitudenmodulation des momentanen FM Trägers. Ein selektiver Schwund kann zu einer Amplitudenmodulationsbandbreite in der Größenordnung der FM Basisband-Bandbreite (d. h. 53 kHz) führen, während die Bandbreite als Folge eines dynamischen flachen Schwundeffekts auf ungefähr 13 Hz bei maximalen Autobahngeschwindigkeiten in einem Automobil-Empfänger begrenzt ist. Da der Extraktionsprozess der United States Patente mit den Nummern 5,263,191; 5,428,834; und 5,355,533 das Eingangssignal direkt verwendet, um die Mittenfrequenz der Kerbe zu steuern, wird die Amplitudenmodulation für das Eingangssignal als Folge der Schwundeffekte das Betriebsverhalten beeinträchtigen.
Bei Anwesenheit eines Schwunds können die zusammengesetzten analogen FM plus digital modulierten Subträger-Signale folgendermaßen modelliert werden: s(t) = [a + f(t)]·ej·θ(t) + d(t),wobei f(t) der dynamische Schwundterm ist, der die Folge einer Amplitudenmodulation des FM Trägers ist, wenn er sich über die selektiv mit Schwund behaftete Abweichungs-Bandbreite bewegt. Diese Amplitudenmodulation weist eine Bandbreite in der Größenordnung der FM Basisband-Bandbreite (d. h. 53 kHz) auf. Die langsame Schwundkomponente als Folge eines Raleigh-Schwunds ist auf ungefähr 13 kHz bei Autobahngeschwindigkeiten bei einer Trägerfrequenz in dem 100 MHz Bereich begrenzt. Die langsame Schwundkomponente wird von diesem Modell weggelassen, da angenommen wird, dass sie über dem Analysefenster fast konstant ist. Bei Anwesenheit eines selektiven Schwunds werden die zusätzlichen Störungskomponenten signifikant.
Die herkömmliche Kerbenfilterungstechnik hat angenommen, dass das Eingangssignal selbst eine gute Approximation des FM Signals ist, da das Verhältnis der analogen FM Leistung zu der DAB Leistung hoch ist. Wenn jedoch das Eingangssignal einem Schwund ausgesetzt ist und nicht eine gute Approximation des FM Signals ist, können die Verarbeitungsschritte ein Bild erzeugen, welches in nachfolgenden Stufen nicht entfernt werden kann.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem unter Verwendung eines Extraktionsprozesses für normalisierte Signale. Es wird beobachtet, dass eine erste Multiplikation eines Signals die momentane FM Frequenz auf Null verschiebt, während eine zweite Multiplikation die Inverse der ersten Multiplikation ausführen sollte. Idealerweise sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die erste und zweite komplexe Konjugierte sind und wenn das Produkt ihrer Amplituden auf einem festen konstanten Wert bleibt, dann das Signal in der Phase und in der Amplitude (minus dem herausgefilterten FM Träger) perfekt wieder hergestellt werden sollte. Unglücklicherweise führt ein dynamischer Schwund und ein selektiver Schwund zu Amplitudenveränderungen mit der Schwundrate und der Basisband-Signalbandbreite. Der zusätzliche Schritt zum Normalisieren der Amplitude der Referenz beseitigt die Erzeugung von einer gewissen unerwünschten Störung im Zusammenhang mit der ursprünglichen COLT Technik. Dieser normalisierte Extraktionsprozess ist in 3 gezeigt.
Das zusammengesetzte Signal: s(t) = a·ej·θ(t) + d(t),wird auf der Leitung 32 empfangen. Der Block 34 zeigt, dass der Eingang durch Teilen durch seinen absoluten Wert normalisiert ist, um ein normalisiertes Signal auf der Leitung 36 zu erzeugen. Bei der Anwesenheit eines Schwunds können die zusammengesetzten analogen FM DAB Signale nach einer Normalisierung ungefähr wie folgt modelliert werden:
wobei angenommen wird, dass das FM Analogsignal viel größer als das digitale DAB Signal ist. Die komplexe Konjugierte des normalisierten Signals wird erzeugt, wie mit dem Block 38 dargestellt, und das zusammengesetzte Signal wird mit seinem normalisierten komplexen Konjugierten multipliziert, wie von dem Multiplizierer 40 dargestellt, um das Zwischensignal:
auf der Leitung 42 zu ergeben. Ein DC Kerben-Betrieb, der mit dem Block 44 dargestellt ist, entfernt den konstanten Term a, um:
auf der Leitung 46 zu ergeben. Ein Tiefpassfilter 48 mit einer finiten Impulsantwort erzeugt eine Abschätzung des konstanten Terms auf der Leitung 50. Das Signal auf der Leitung 42 wird, wie mit einem Block 52 dargestellt, verzögert, um der Filterverzögerung angepasst zu sein, und der Ausgang des Filters wird vom dem verzögerten Signal subtrahiert, wie mit dem Addierer 54 gezeigt, um das Zwischensignal auf der Leitung 46 zu erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, dass das DAB Signal in der Nähe der Kerbe ebenfalls unterdrückt wird und die Kerben-Filterung einen gewissen Effekt auf die Integrität des DAB Signals aufweist. Schließlich wird dieses Zwischensignal in dem Multiplizierer 56 mit dem normalisierten ursprünglichen zusammengesetzten Signal, welches wie mit dem Block 58 gezeigt verzögert worden ist, multipliziert, um das folgende Ausgangssignal auf der Leitung 60 zu ergeben:
Unter der Annahme, dass das FM Signal viel größer als das DAB Signal ist, was gewöhnlicherweise der Fall ist, kann dann der Ausgang folgendermaßen approximiert werden:
Die obige Gleichung zeigt, dass dann, wenn der selektive schwund-induzierte Amplitudenmodulationsterm f(t) = 0 ist, dann das Ergebnis des ursprünglichen COLT Verfahrens erhalten wird. Bei der Anwesenheit eines selektiven Schwunds können jedoch die zusätzlichen Störungsterme mit denjenigen der COLT Technik unter selektiven Schwundbedingungen verglichen werden. Wenn
ist, dann ist das selbst induzierte Rauschen unter Verwendung des Verfahrens dieser Erfindung niedriger. Die obige Ungleichung kann durch eine weitere Beseitigung von niederwertigen Termen, die viel kleiner als eins sind, approximiert werden, um folgendes zu ergeben: ej·θ(t) < 2·ej·θ(t)
Dies zeigt eine potentielle 6 dB Verbesserung in der Rauschreduktion als Folge eines selektiven Schwunds unter Verwendung der Normalisierungstechnik.
Es sollte nun ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung die ungünstigen Effekte des Störungssignals in dem Ausgang zum Beispiel durch Erhöhen der Größe oder der spektralen Leistungsdichte des Signals von Interesse in Bezug auf das Störsignal reduziert.
Der FM Löschungsprozess, der voranstehend beschrieben wurde, ist direkt auf das FM IBOC DAB System immer dann anwendbar, wenn ein erstes angrenzenden störendes FM Signal vorhanden ist. Die ersten angrenzenden störenden FM Signale können verarbeitet werden und aus dem digitalen Abschnitt des DAB Signals mit einem verhältnismäßig kleinen Verzerrungsbetrag effektiv herausgelöscht/abgesperrt werden, was zu dem DAB Signal führt. Die Verzerrung wird verhältnismäßig klein sein, wenn die folgenden drei Bedingungen vor Initiieren des FM Löschungsprozesses erfüllt sind.

1) Die einzigen Signale, die vorhanden sind und die eine beträchtliche Leistung aufweisen, sind das erste angrenzende FM und der digitale Abschnitt des DAB Signals, welches gestört wird, (d. h. das obere oder das untere digitale Seitenband des DAB Signals). Dies kann einfach dadurch erreicht werden, dass der FM Störer auf 0 Hz gemischt wird und das sich ergebende Signal tiefpassgefiltert wird oder indem das sich ergebende Signal bandpassgefiltert wird.
2) Das digitale Signal ist vollständig entweder auf der oberen oder unteren Hälfte des ersten angrenzenden FM Signals enthalten. Dies wird inhärent innerhalb des Layouts eines IBOC DAB Systems durchgeführt, bei dem die Kanten des digitalen Signals fast auf +/–200 kHz herausplatziert ist, was die Mitte des ersten angrenzenden FM Signals ist. Deshalb ist das digitale Signal auf einer Hälfte des FM Störers enthalten. Dies ist wichtig, da die unerwünschte Verzerrung oder das Bild, welches durch diesen Extraktionsprozess erzeugt wird, auf der spektralen Seite gegenüberliegend zu der Anordnung des DAB Signals relativ zu dem FM Signal erzeugt wird.
3) Das erste angrenzende FM Signal ist ungefähr 6 dB stärker in der Leistung als das digitale Signal. Wenn die erste angrenzende Leistung zu niedrig wird, ist es besser eine FAC nicht auszuführen. Dies stellt sicher, dass das FM Signal im Vergleich mit dem DAB Signal ausreichend groß ist, sodass der Einfangeffekt aktiviert wird. In einer Mehrwege-Schwundumgebung wird das FM Signal manchmal unter die 6 dB mehr Leistungsschwelle fallen und somit ist ein Abschaltalgorithmus empfohlen.

Innerhalb eines vorgeschlagenen FM IBOC Systems werden die drei Bedingungen manchmal insbesondere in den Bereichen an der Kante einer FM Stationen-Abdeckung vorhanden sein. Eine Löschung des ersten benachbarten FM wird eine Störungslinderung bereitstellen und somit die Stationsabdeckung erweitern.
Ein Verfahren zum Ein/Aus-Schalten des FAC ist auf und von dem nicht-FAC-verarbeiteten Signal gleichmäßig zu mischen. Eine Messung des Leistungsbetrags, der gerade gesperrt wird, kann gebildet werden, indem die Differenzen zwischen der Leistung, die in das Kerbenfilter hineingeht, und der Leistung, die aus dem Kerbenfilter herauskommt, genommen wird. Die zwei Signale werden unter Verwendung eines einfachen verlustbehafteten Integrators geglättet, bevor die Differenz berechnet wird. 4 ist ein Blockdiagramm, das die FAC und Mischfunktionen darstellt, die sowohl für obere als auch untere störende erste benachbarte FM Signale ausgeführt werden können. Das zusammengesetzte Signal wird auf der Leitung 62 eingegeben und mit einem lokalen Oszillatorsignal in dem Mischer 64 gemischt, um ein Basisbandsignal auf der Leitung 66 zu erzeugen, wo der erste benachbarte Störer auf DC umgewandelt wird. Das Signal wird von einem Tiefpassfilter 68 mit einer finiten Impulsantwort gefiltert, um Signale außerhalb der Bandbreite des störenden FM Signals zu entfernen. Das sich ergebende Signal auf der Leitung 70 wird dann der FM Nachverfolgung und Löschung ausgesetzt, wie in Block 72 dargestellt. Die Löschung wird ausgeführt, wie in 3 gezeigt, wobei das Signal vor und nach dem Kerbenfilter (Sperrfilter) auf den Leitungen 42 und 46 ausgegeben wird. In dem Mischsteuerblock 72 wird die gesperrte Leistung in dBs mit einer oberen und unteren Schwelle verglichen, die den Bereich darstellt, in dem die Mischung auftreten wird. Der Bereich ist normalisiert, so dass ein Abschnitt, bei dem die Menge der gesperrten Leistung innerhalb des nicht normalisierten Bereichs liegt, durch einen geraden prozentualen Anteil des Dreiecks dargestellt werden kann. Das Steuersignal auf der Leitung 76 stellt eine Prozentzahl dar, die verwendet wird, um das FAC verarbeitete Signal in dem Multiplizierer 78 zu multiplizieren. Ein Steuersignal auf der Leitung 80 ist eine Darstellung von eins minus der Prozentzahl und wird verwendet um das nicht-FAC verarbeitete Signal, welches verzögert worden ist, wie im Block 82 gezeigt, zu multiplizieren. Die Ausgänge der Multiplizierer 78 und 84 werden in dem Summierer 86 kombiniert, um ein Signal auf der Leitung 88 zu erzeugen, welches von einem Filter 90 mit einer finiten Impulsantwort gefiltert wird. Das sich ergebende gefilterte Signal auf der Leitung 92 wird wiederum mit einem lokalen Oszillatorsignal in dem Mischer 94 gemischt, um ein Ausgangssignal auf der Leitung 96 zu erzeugen. Dieses Ausgangssignal wird dann einer weiteren Verarbeitung in Übereinstimmung mit bekannten Techniken ausgesetzt, um einen Audioausgang von dem Empfänger zu erzeugen. Diese Mischung erzeugt einen sanften Übergang zwischen FAC und nicht-FAC und ist auf Empfänger anwendbar, die verschiedene Störungslöschtechniken implementieren, einschließlich von denjenigen, die in 3 gezeigt sind, sowie denjenigen, die in den oben erwähnten Patenten offenbart sind.
5 ist ein Blockdiagramm eines Funkempfängers 98, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Antenne 100 dient als eine Einrichtung zum Empfangen eines In-Band Auf-Kanal digitalen Audio-Broadcastsignals mit einem Signal von Interesse in der Form einer Vielzahl von OFDM digital modulierten Subträgern und einem analogen FM Träger-Störer. Der Empfänger umfasst Frontend-Schaltungen, die in Übereinstimmung mit altbekannten Techniken konstruiert sind. Nach der Frontend-Verarbeitung wird das zusammengesetzte Signal auf der Leitung 102 einer ersten angrenzenden Löschung und Mischung in Übereinstimmung mit dem Verfahren, welches voranstehend diskutiert wurde, wie im Block 104 dargestellt, ausgesetzt. Das gemischte Signal auf der Leitung 106 wird in Übereinstimmung mit bekannten Techniken einer weiteren Verarbeitung unterzogen, um ein Ausgangssignal auf der Leitung 108 und einen Audioausgang von dem Lautsprecher 110 zu erzeugen.
Der Normalisierungsprozess, der in dieser Erfindung verwendet wird, verbessert das Betriebsverhalten unter selektiven Schwundbedingungen. Abgesehen davon, dass sie für eine Amplitudenskalierung zweckdienlich ist, weist die Normalisierung einen zweiten Effekt auf Amplitudenveränderungen des DAB Signals zu verringern, die von Kanalzustands-Informations-(Channel State Information, CSI)-Abschätzern in nachfolgenden Stufen des DAB Empfängers verfolgt werden. Der Verbesserungsfaktor hängt von dem Typ des CSI Abschätzungsprozesses, der verwendet wird, und der Bandbreite von diesen Abschätzungsfiltern ab. Ferner verwendet das Normalisierungssignal einen kleineren dynamischen Bereich, da die Verstärkung durch den FAC anstelle von a² eins ist. Eine Anpassung der Verzögerung des Pfads des zusammengesetzten Signals auf das Sperrfeld der Verzögerung ist auch wichtig für ein gutes Betriebsverhalten.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Löschung und/oder Sperrfilterung einer momentanen Frequenz eines störenden FM Signals bereit, um die Effekte einer Störung von FM Broadcast-Signalen zu unterdrücken. Die Erfindung ist besonders auf FM In-Band Auf-Kanal (IBOC) digitale Audio-Broadcast(DAB)-Systeme anwendbar, bei denen erste-benachbarte FM Signale als Störer zu dem digitalen Abschnitt des DAB Signals wirken. Eine Einrichtung, die diese Funktion ausführt, wird als der erste angrenzende Löscher (First Adjacent Canceller, FAC) bezeichnet. Diese Technik kann auch in einem hybriden IBOC FM DAB System verwendet werden, um die Störungseffekte von dem Host-FM-Signal auf den digitalen Abschnitt des DAB Signals zu unterdrücken.
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick darauf beschrieben worden ist, was gegenwärtig als die bevorzugte Ausführungsform davon angesehen wird, werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, das verschiedene Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen ohne Abweichen von dem Umfang der Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, durchgeführt werden können. Zum Beispiel kann die Verwendung eines FIR Filters in dem Kerbenfilterungsprozess anstelle eines einfachen IIR Filters das Betriebsverhalten nicht signifikant verbessern. Das IIR Filter kann ein adäquates Betriebsverhalten mit einer signifikanten Reduktion der computermäßigen bzw. berechnungsmäßigen Komplexität ergeben.

Claims

Verfahren zum Reduzieren der FM-Störung in einem In-Band Auf-Kanal digitalen Audioaussendesystem, umfassend den Schritt zum Empfangen eines zusammengesetzten Signals mit einem Signal von Interesse (10) und einem Störsignal (24), und gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Normalisieren des zusammengesetzten Signals, um ein normalisiertes zusammengesetztes Signal zu erzeugen; Multiplizieren des zusammengesetzten Signals mit einem komplexen Konjugierten des normalisierten zusammengesetzten Signals, um ein reales Signal zu erzeugen; Filtern des realen Signals, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen; und Multiplizieren des gefilterten Signals mit dem normalisierten zusammengesetzten Signal, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die ungünstigen Effekte des Störsignals in dem Ausgangssignal reduziert worden sind.
Verfahren zum Reduzieren der FM-Störung in einem In-Band Auf-Kanal digitalen Audioaussendesystem nach Anspruch 1, wobei der Filterungsschritt durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Erzeugen eines Trägeramplituden-Abschätzungssignals; Verzögern des realen Signals, um ein verzögertes reales Signal zu erzeugen; und Subtrahieren des Trägeramplituden-Abschätzungssignals von dem verzögerten realen Signal, um das gefilterte Signal zu erzeugen.
Verfahren zum Reduzieren der FM-Störung in einem In-Band Auf-Kanal digitalen Audioaussendesystem nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Normalisieren des zusammengesetzten Signals durch den folgenden Schritt gekennzeichnet ist: Teilen des zusammengesetzten Signals durch den Absolutwert des zusammengesetzten Signals.
Verfahren zum Reduzieren der FM-Störung in einem In-Band Auf-Kanal digitalen Audioaussendesystem nach Anspruch 1, wobei das zusammengesetzte Signal umfasst: eine Vielzahl von digitalen modulierten Unterträgern und einen analog modulierten Träger.
Verfahren zum Reduzieren der FM-Störung in einem In-Band Auf-Kanal digitalen Audioaussendesystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Mischen des Ausgangssignals mit dem zusammengesetzten Signal, um ein gemischtes Ausgangssignal zu erzeugen.
Verfahren zum Reduzieren der FM-Störung in einem In-Band Auf-Kanal digitalen Audioaussendesystem nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Mischen des Ausgangssignals mit dem zusammengesetzten Signal, um ein gemischtes Ausgangssignal zu erzeugen, durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Bestimmen der Differenz im Leistungspegel zwischen dem realen Signal und dem gefilterten Signal; und Steuern des Betrags des Ausgangssignals und des Betrags des zusammengesetzten Signals im Ansprechen auf die Differenz.
Funkfrequenzempfänger, umfassend eine Einrichtung (100) zum Erfassen eines zusammengesetzten Signals mit einem Signal von Interesse (10) und einem Störsignal (24), und gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Reduzieren der FM-Störung mit: einer Einrichtung (34) zum Normalisieren des zusammengesetzten Signals, um ein normalisiertes zusammengesetztes Signal zu erzeugen; einer Einrichtung (40) zum Multiplizieren des zusammengesetzten Signals mit einem komplexen Konjugierten des normalisierten zusammengesetzten Signals, um ein reales Signal zu erzeugen; einer Einrichtung (44) zum Filtern des realen Signals, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen; und einer Einrichtung (58) zum Multiplizieren des gefilterten Signals mit dem normalisierten zusammengesetzten Signal, um ein Ausgangssignal zu erzeugen.
Funkfrequenzempfänger nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung (44) zum Filtern gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung (48) zum Erzeugen eines Trägeramplituden-Abschätzungssignals; eine Einrichtung (52) zum Verzögern des realen Signals, um ein verzögertes reales Signal zu erzeugen; und eine Einrichtung (54) zum Subtrahieren des Trägeramplituden-Abschätzungssignals von dem verzögerten realen Signal, um das gefilterte Signal zu erzeugen.
Funkfrequenzempfänger nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung (34) zum Normalisieren des zusammengesetzten Signals gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung zum Teilen des zusammengesetzten Signals durch den Absolutwert des zusammengesetzten Signals.
Funkfrequenzempfänger nach Anspruch 7, wobei das zusammengesetzte Signal gekennzeichnet ist durch: eine Vielzahl von digital modulierten Unterträgern und einen analog modulierten Träger.
Funkfrequenzempfänger nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (74) zum Mischen des Ausgangssignals mit dem zusammengesetzten Signal, um ein gemischtes Ausgangssignal zu erzeugen.
Funkfrequenzempfänger nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zum Mischen des Ausgangssignals mit dem zusammengesetzten Signal, um ein gemischtes Ausgangssignal zu erzeugen, gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung zum Bestimmen der Differenz im Leistungspegel zwischen dem realen Signal und dem gefilterten Signal; und eine Einrichtung zum Steuern des Betrags des Ausgangssignals und des Betrags des zusammengesetzten Signals im Ansprechen auf die Differenz.