Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Fehlerverschleierung von Übertragungsfehlern
in digitalen Audiodaten nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
[0002] Es ist bereits bekannt, eine Fehlerverschleierung bei digitalen Audiodaten, die beispielsweise
von einem Autoradio empfangen werden, vorzunehmen. Dabei wird stufenweise die Bandbreite
des empfangenen Audiosignals mit zunehmender Übertragungsfehleranzahl reduziert. Dies
senkt die subjektive Wahrnehmung der Übertragungsfehler bei einem Hörer. Es kann soweit
gehen, dass eine Stummschaltung vorgenommen wird, falls die Übertragungsfehleranzahl
einen Grenzwert überschreitet. Andere Strategien der Fehlerverschleierung betreffen
das Ersetzen oder Eliminieren gestörter Signalwerte. Mittels Kanalcodierung werden
den digitalen Audiodaten Redundanzen zugefügt, mittels derer ein Empfänger die Fehleranzahl
und gegebenenfalls eine Fehlerkorrektur vornehmen kann. Eine Quellencodierung wird
zur Reduktion der zu übertragenden Daten vorgenommen, wobei ein Empfänger anhand vorgegebener
Regeln eine Quellendecodierung vornimmt, um die empfangenen digitalen Audiodaten wieder
zu decodieren und nach erfolgter Digital-Analog-Wandlung hörbar zu machen.
[0003] Aus Wiese D., Preprints of papers presented at the AES convention, 1992: Optimization
of Error Detection and Concealment for ISO/MPEG/Audio Codecs Layer-I and II geht hervor,
allgemein die Fehlerverschleierung bei bestimmten erkannten Fehlern einzusetzen. Dabei
werden verschiedene Fehlerverschleierungsmaßnahmen, z.B. Stummschaltung, Wiederholung
oder Ersetzung vorgeschlagen. Insbesondere wird dabei der Skalenfaktor wiederholt.
Vorteile der Erfindung
[0004] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Fehlerverschleierung von Übertragungsfehlern in
digitalen Audiodaten mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass die Fehlerverschleierung mit Startwerten initialisiert wird. Damit
ist die Fehlerverschleierung (engl. Concealment) unabhängig von Einschwingvorgängen
von Zählern, die für die Fehlerverschleierung verwendet werden. Es ist also keine
Statistik notwendig, die eine bestimmte Anzahl von Ereigniswerten benötigt. Die Fehlerverschleierung
spricht damit sofort an.
[0005] Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine verbesserte Fehlerverschleierung
mit einem geringen Zusatzaufwand. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf allen verfügbaren
Audiodecodem eingesetzt werden. Darüber hinaus sind individuelle Fehlerstrategien
implementierbar, um je nach Anzahl der Übertragungsfehler eine entsprechende Formung
des Audiospektrums vorzunehmen. Auch verschiedene Audiokompressionsverfahren sind
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren anwendbar.
[0006] Weiterhin ist es für die Initialisierung der Fehlerverschleierung von Vorteil, dass
die Empfangsqualität von dem vorher eingestellten Audiokanal für die Initialisierung
der Fehlerverschleierung bei dem aktuell eingestellten Audiokanal verwendet wird.
Der vorher eingestellte Audiokanal liefert Daten über die Übertragungsbedingungen,
die zur Zeit vorliegen und damit eine Abschätzung, welche Empfangsqualität bei dem
aktuell eingestellten Audiokanal voraussichtlich zu erwarten ist. Durch einen weiteren
Vergleich des Kanalfehlerschutzniveaus des aktuell und vorhergehend eingestellten
Audiokanals ist eine Anpassung der Startwerte möglich. Weist der aktuell eingestellte
Audiokanal einen höheren Kanalfehlerschutz auf als der vorher eingestellte, dann ist
eine geringere Fehlerverschleierung notwendig, als dies vorher erforderlich war.
[0007] Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen
sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens
zur Fehlerverschleierung von Übertragungsfehlern in digitalen Audiodaten möglich.
[0008] Besonders vorteilhaft ist, dass die Empfangsqualität jeweils aus der Bitfehlerrate
und/oder der Anzahl der Skalenfaktorfehler und/oder der Anzahl der Prüfsummenfehler
berechnet wird. Diese Werte ergeben sich jeweils aus der Kanal- bzw. Quellendecodierung.
Damit werden Werte, die sowieso für andere Aufgaben erstellt werden, zusätzlich verwendet.
[0009] Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Fehlerverschleierung der digitalen Audiodaten
durch eine Entzerrung vorgenommen wird. Damit ist eine Formung des Spektrums möglich,
so dass der subjektive Eindruck eines Zuhörers von Übertragungsfehlern minimiert wird.
Das basiert auf einer Equalizer-Funktion.
[0010] Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die Zeitdauer der Abspeicherung der Empfangsqualität
des vorher eingestellten digitalen Audiokanals mit einem Schwellwert verglichen wird,
so dass solche Empfangsqualitäten, die nur einen Eindruck über eine weit entfernte
Vergangenheit geben, nicht für die Initialisierung der Fehlerverschleierung verwendet
werden. Solch eine weit entfernte Vergangenheit betrifft hier beispielsweise Übertragungsfehleranzahlen,
die vor mindestens 2 bis 3 Sekunden berechnet wurden. Innerhalb von 2 bis 3 s kann
ein Fahrzeug bereits eine solche Entfernung zurückgelegt haben, so dass sich die Empfangsbedingungen
und damit die Empfangsqualität erheblich geändert haben können.
[0011] Schließlich ist es auch von Vorteil, dass ein Rundfunkempfänger entsprechende Mittel
aufweist, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dazu gehört insbesondere
ein Prozessor und ein Speicher, um die digitalen Audiodaten gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren zu bearbeiten.
Zeichnung
[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt
Figur 1 ein Blockschaltbild eines Rundfunkempfängers zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und
Figur 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung
[0013] Werden digitale Audiodaten beispielsweise mittels eines Autoradios empfangen, und
es wird ein neuer Audiokanal eingestellt, dann muss eine Fehlerverschleierung, die
bei einer bestimmten Übertragungsfehleranzahl verwendet wird, die nicht durch die
Kanaldecodierung korrigiert werden kann, initialisiert werden. Erfindungsgemäß wird
daher eine solche Fehlerverschleierung mit Startwerten initialisiert, wobei die Fehlerverschleierung
dann durch eine Empfangsqualität, die sich aus dem aktuell eingestellten digitalen
Audiokanal ergibt, angepaßt wird und dass dann nach der Kanaldecodierung die Fehlerverschleierung
von den Übertragungsfehlern in den digitalen Audiodaten durchgeführt wird.
[0014] Die Startwerte werden entweder aus der aktuellen Übertragungsfehleranzahl des eingestellten
digitalen Audiokanals oder aus einer Übertragungsfehleranzahl eines vorher eingestellten
digitalen Audiokanals berechnet. In die Übertragungsfehleranzahl fließen die Bitfehlerrate
und/oder die Anzahl der Skalenfaktorfehler und/oder die Anzahl der Prüfsummenfehler
ein. Durch einen Vergleich der Kanalfehlerschutzniveaus des ersten und zweiten Audiokanals
werden die Startwerte entsprechend angepasst. Das Kanalfehlerschutzniveau bezeichnet,
wieviele Daten den Nutzdaten hinzugefügt werden, um empfangsseitig Übertragungsfehler
zu erkennen beziehungsweise zu korrigieren.
[0015] Durch eine Entzerrung wird schließlich die Fehlerverschleierung realisiert. Dabei
kann eine Formung des Audiospektrums oder nur eine Pegelreduktion bis zur Stummschaltung
verwendet werden. Ist der vorher eingestellte Audiokanal ein analoger Audiokanal (FM),
dann wird eine Empfangsqualität für diesen Audiokanal beispielsweise aus der Empfangsfeldstärke
und den Synchronisationsversuchen berechnet und mit einem vorgegebenen Qualitätsmaß
verglichen, um die Empfangsqualität des Audiokanals zu überprüfen. In kurzen Zeitabschnitten,
die zu keinen hörbaren Effekten führen, wird eine Übertragungsfehleranzahl von äquivalenten
digitalen Audiokanälen überprüft, so dass gegebenenfalls eine Umschaltung vorgenommen
werden kann. Bei einer Umschaltung ist auch eine kurze Stummschaltung zu Beginn vorzusehen,
um die jeweilige Übertragungsfehleranzahl des neu eingestellten digitalen Audiokanals
für eine entsprechende Fehlerverschleierung zu ermitteln. Dies ist auch umgekehrt
möglich.
[0016] Sind die Übertragungsfehleranzahlen des vorher eingestellten digitalen Audiokanals
zu alt, dann wird ebenfalls die Übertragungsfehleranzahl des aktuell eingestellten
digitalen Audiokanals für die Initialisierung der Fehlerverschleierung verwendet.
Die Fehlerverschleierung selbst wird durch eine Formung des Audiospektrums durchgeführt.
[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass ein Umschalten insbesondere in ungünstigen
Empfangssituationen zu einem subjektiv besseren Höreindruck von empfangenen Audioprogrammen
führt. Dabei werden aktuell ausgewertete Daten verwendet.
[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft insbesondere digitale Audiodaten, die über
digitale Rundfunkübertragungsverfahren übertragen werden. Dazu gehört insbesondere
DAB (Digital Audio Broadcasting). Aber auch DRM (Digital Radio Mondiale) oder DVB
(Digital Video Broadcasting) sind geeignete Rundfunkübertragungsverfahren. Diese Verfahren
sind insbesondere für den mobilen Empfang geeignet, da orthogonaler Frequenzmultiplex
(OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplex) als Übertragungsverfahren verwendet
wird. Der OFDM stellt eine geeignete Methode zur Überwindung des frequenzselektiven
Schwunds (fading) dar. Der frequenzselektive Schwund wird sich dann nicht drastisch
auf den Empfang von digitalen Audiodaten auswirken, da die digitalen Audiodaten auf
viele Unterträger, die sich gegenseitig nicht beeinflussen, verteilt werden. Die Unterträger
befinden sich auf unterschiedlichen Frequenzen, die nahe beieinander liegen.
[0019] Mit der Kanaldekodierung kann dann ein großer Teil der auftretenden Übertragungsfehler
erkannt und gegebenenfalls korrigiert werden. Zusätzlich werden dann Fehlerverschleierungsmaßnahmen
eingesetzt: Eine weitere Fehlererkennung, die in der Quellendekodierung implementiert
ist und mittels einer Prüfsumme arbeitet, bildet eine zweite Stufe, um Fehler zu erkennen
und zu korrigieren. Hierbei werden, wenn ein Fehler erkannt wird, vorher abgespeicherte
Daten aktuelle fehlerbehaftete Daten ersetzen. Es liegt damit eine Fehlerverschleierung
vor, aber, da zeitlich aufeinanderfolgende Audiodaten eine enge Korrelation zueinander
aufweisen, ist es eine gute Schätzung, um aktuell fehlerbehaftete Daten zu ersetzen.
Dies betrifft Rahmenfehler, die durch Prüfsummenfehler erkannt werden, und Skalenfaktorenfehler,
die ebenfalls durch Prüfsummenfehler ermittelt werden.
[0020] Bei DAB (Digital Audio Broadcasting) werden sendeseitig die Audiosignale in Frequenzbereiche
aufgeteilt. Für jeden Frequenzbereich wird der Frequenzwert mit der größten Signalleistung
als sogenannter Skalenfaktor verwendet. Die übrigen Signalwerte in diesem Frequenzbereich
werden auf diesen Skalenfaktor normiert. Damit wird der Abstand von der kleinsten
Signalleistung zur größten Signalleistung erheblich reduziert. Die Skalenfaktoren
werden dann mit den normierten Audiodaten zum Empfänger hin übertragen.
[0021] Ist die zeitliche Abfolge der Skalenfaktoren innerhalb eines Rahmens gleich oder
sehr ähnlich, dann wird für diesen Frequenzbereich nur ein Skalenfaktor übertragen,
um Übertragungskapazität einzusparen. Bei DAB werden für einen Frequenzbereich (engl.
Subband) 36 zeitlich aufeinanderfolgende Abtastwerte genommen und in drei Gruppen
zu je zwölf Abtastwerten aufgeteilt. Für jede Gruppe wird ein Skalenfaktor definiert.
Sind zwei oder gar alle drei Skalenfaktoren gleich oder zumindest sehr ähnlich, dann
wird dann nur jeweils ein Skalenfaktor übertragen. In dem DAB-Rahmen ist vermerkt,
für welche Gruppen von Abtastwerten ein Skalenfaktor gilt.
[0022] Im Empfänger wird für jeden Rahmen eine Fehlererkennung mittels Prüfsumme (engl.
Cyclic Redundancy Check = CRC) durchgeführt und auch für die Skalenfaktoren. Die Fehlererkennung
für die Skalenfaktoren wird für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. D.h. die
Fehlerzahl, die bei den Skalenfaktoren ermittelt wird, bestimmt, welche Maßnahme das
erfindungsgemäße Verfahren bezüglich der Entzerrung trifft.
[0023] Die digitalen Audiodaten sind weiterhin spektral codiert. Dazu werden die bekannten
MPEG-Verfahren oder Dolby-AC3 verwendet. Bei DAB wird eine Codierung nach MPEG-1,2
Layer 2 verwendet. Aufgrund von sich ständig ändernden Empfangsbedingungen bei DAB
(Reflexionen an Gebäuden mit kurzen Empfangsaussetzern, Tunneldurchfahrten mit längeren
Empfangsaussetzern, Abschattungen durch Gebirge oder schlecht versorgte Gebiete mit
z. T. lang andauernden Empfangsaussetzern) treten Bitfehler im Audiodatenstrom auf,
die zu erheblichen Qualitätseinbußen im Audiobereich führen können. Diese können je
nach Art der Störung kurz (transient) oder langandauernd sein. Der DAB-Decoder führt
bereits selbst eine Fehlerkorrektur durch die Kanaldecodierung durch. Hierbei können
allerdings meist nicht alle Fehler korrigiert werden, was dazu führen kann, dass Restfehler
zurückbleiben, die sich unmittelbar fehlerhaft auf den Audiodatenstrom auswirken.
Diese Restfehler können im gewissen Umfang vom Audiodecoder korrigiert werden. Als
zusätzliche Fehlerkorrekturmaßnahmen werden wie oben dargestellt Prüfsummen (CRC =
Cyclic Redundancy Code) verwendet, die eine Erkennung der Restfehler ermöglichen.
Diese Maßnahmen sind im wesentlichen ISO-CRC-Checksummenberechnung über den Rahmen-Header
(Rahmen-Kopf) und Skalenfaktor-CRC-Checksummenberechnung.
[0024] Der Audiodecoder erkennt anhand dieser beiden Checksummen, ob Fehler im Rahmen aufgetreten
sind. Erkennt die erste Checksummenberechnung einen ISO-CRC-Fehler, ist der Rahmen
nicht decodierbar. Es muß gegebenenfalls eine Rahmenwiederholung mit dem zuletzt korrekt
empfangenen Rahmen durchgeführt werden. Ist es nicht möglich, tritt eine Stummschaltung
ein. Im Falle der zweiten Checksummenberechnung ist im Fehlerfall der Rahmen noch
decodierbar; da einige Skalenfaktoren aber beschädigt sind, werden sie durch vorher
korrekt empfangene Skalenfaktoren ersetzt. Diese Maßnahmen können über einzelne, sehr
kurzzeitige Empfangsprobleme hinweghelfen. Im Normalfall ändern sich die Empfangsbedingungen
aber sehr rasch, weshalb der Audiodecoder ständig zwischen aktivierter Audioausgabe
und gegebenenfalls einer Stummschaltung hin- und herschaltet. Dies klingt sehr unangenehm
und wird einem digitalen High-End-Receiver, der eine Audiowiedergabe in CD-Qualität
bereitstellen soll, nicht gerecht. Probleme ergeben sich insbesondere beim Aktivieren,
also Einschalten von Audiokanälen. Wird ein Audiokanal aktiviert und ist die Audioqualität
sehr schlecht, wird dieser in aller Regel trotzdem durchgeschaltet. Hier nun setzt
das erfindungsgemäße Verfahren ein.
[0025] In Figur 1 ist ein Rundfunkempfänger dargestellt, der das erfindungsgemäße Verfahren
zur Fehlerverschleierung von Übertragungsfehlern in digitalen Audiodaten verwendet.
Eine Antenne 1 ist an einen Eingang eines Hochfrequenzempfängers 2 angeschlossen.
Ein Ausgang des Hochfrequenzempfängers 2 führt zu einem Analog-Digital-Wandler 3.
Der Datenausgang des Analog-Digital-Wandlers 3 ist an einen Dateneingang einer Kanaldekodierung
5 angeschlossen. Ein Datenausgang der Kanaldekodierung 5 führt zu einem Eingang eines
Demultiplexers 4 mit Fehlererkennung. Ein erster Datenausgang des Demultiplexers 4
führt zu einer Dequantisierung 6. Ein zweiter Datenausgang des Demultiplexers 4 führt
zu einem zweiten Dateneingang der Dequantisierung 6. Ein dritter Datenausgang des
Demultiplexers 4 führt zu einer Entzerrung 11, die wiederum an einen dritten Dateneingang
der Dequantisierung 6 angeschlossen ist. Ein Datenausgang der Dequantisierung 6 führt
zu einer Filterbank 7, die selbst an einen Digital-Analog-Wandler 8 angeschlossen
ist. Der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 8 ist an einen Audioverstärker 9 angeschlossen.
Die vom Audioverstärker verstärkten Signale werden von einem Lautsprecher 10 übertragen.
[0026] Ein Prozessor, den der Rundfunkempfänger aufweist, führt die Kanaldekodierung 5 und
das Demultiplexen 4 mit Fehlererkennung durch, während die wesentlichen Elemente der
Quellendekodierung, die Dequantisierung 6 und die Filterbank 7, durch dafür speziell
entwickelte Hardware realisiert werden. Aber auch die Quellendekodierung ist auf einem
Prozessor implementierbar. Das Demultiplexen 4 mit Fehlererkennung ist auch sachlich
zur Quellendekodierung zu rechnen. Aufgrund dieser letzt genannten Fehlererkennung
tritt eine Fehlerverschleierung ein, wobei ein Ersetzen von Rahmen oder Skalenfaktoren
eingesetzt wird.
[0027] Die DAB-Signale, die mit der Antenne 1 empfangen werden, werden im Hochfrequenzempfänger
2 gefiltert, verstärkt und in einer Zwischenfrequenz umgesetzt. Die umgesetzten Signale
werden dann vom Analog-Digital-Wandler 3 digitalisiert. Dann führt die Kanaldekodierung
5 die Berechnung der Bitfehler und gegebenenfalls eine Fehlerkorrektur durch. Mit
der Kanaldekodierung 5 ist damit eine Bestimmung der Bitfehlerrate möglich. Der so
entstandene Datenstrom wird vom Demultiplexer 4 in die Audiodaten und Seiteninformationen
aufgeteilt.
[0028] Diese Seiteninformationen betreffen insbesondere Daten über die Dequantisierung 6
der digitalen Audiodaten. Diese Seiteninformationen werden dann zur Dequantisierung
6 übertragen. Weiterhin führt der Demultiplexer 4 eine Fehlerbestimmung durch und
zwar die Anzahl der Rahmenfehler und der Skalenfaktorenfehler. Gegebenenfalls wird
eine Fehlerverschleierung durch eine Rahmenwiederholung und eine Verwendung von korrekt
empfangenen Skalenfaktoren durchgeführt. Die Übertragungsfehleranzahl als die Empfangsqualität,
die sich aus der Bitfehlerrate und den Rahmenfehlern sowie den Skalenfaktorenfehlern
zusammensetzt, wird an die Entzerrung 11 übertragen.
[0029] Die Entzerrung 11 initialisiert zu Beginn eines eingestellten Audiokanals (Subchannel)
die Fehlerverschleierung (Concealment). Dafür verwendet die Entzerrung 11, falls vorher
ein anderer digitaler Audiokanal eingestellt worden war, die Übertragungsfehlerzahl
dieses vorher eingestellten digitalen Audiokanals und seinen Kanalfehlerschutz, um
das Concealment mit Startwerten zu füllen. Dies ist notwendig, da zu Beginn eines
eingestellten Audiokanals die Statistik über die Fehler, die in diesem aktuell eingestellten
Audiokanal vorkommen, auf einer geringen Datenbasis basiert. Die aktuell berechneten
Daten können daher ein verzerrtes Bild liefern. Der vorher und der aktuelle eingestellte
Audiokanal können sich weiterhin im Kanalfehlerschutz unterscheiden. Das heißt, bei
einem Kanal werden mehr Daten für den Kanalfehlerschutz verwendet als bei dem anderen.
Dies muß bei der Berechnung der Startwerte für die Fehlerverschleierung berücksichtigt
werden. Durch eine Stummschaltung zu Beginn einer Einstellung eines neuen Audiokanals
ist möglich, eine ausreichende Datenbasis für die Initialisierung der Fehlerverschleierung
zu ermitteln. Während der Stummschaltung werden die Übertragungsfehler für den neuen
Audiokanal ermittelt und gezählt.
[0030] Im einfachsten Fall wird einfach die Übertragungsfehlerzahl des vorher eingestellten
Audiokanals übernommen, falls der Kanalfehlerschutz gleich ist, und eine entsprechende
Entzerrung wird eingestellt. Die Entzerrung wird hier mittels der Formung des Audiospektrums
vorgenommen. Das heißt, die spektralen Anteile des Audiospektrums werden mit der Entzerrung
unterschiedlich gewichtet, so dass beispielsweise höhere Frequenzanteile herausgefiltert
werden, um bei Störungen den subjektiven Höreindruck zu verbessern. Dies kann bis
zur Stummschaltung getrieben werden. Aber auch eine einfache Pegelreduktion ist möglich.
Damit wird eine Equalizer-Funktion realisiert. Anhand der Übertragungsfehlerzahl oder
der Empfangsqualität wird dann der entsprechende Satz von Entzerrerwerten ausgewählt
und geladen. Alternativ können die Entzerrerwerte auch mittels einer vorgegebenen
Gleichung berechnet werden. Weiterhin kann ein Satz von Entzerrerwerten aus dem Speicher
geladen werden, um dann ausgehend von diesen Entzerrerwerten neue Sätze von Entzerrerwerten
zu berechnen.
[0031] Die Initialisierung der Fehlerverschleierung wird also nur beim Umschalten auf ein
anderes Audioprogramm (Audiokanal) oder beim Einschalten eines Rundfunkempfängers
aktiviert. Solch eine Umschaltung liegt beispielsweise auch bei einer automatischen
Alternativfrequenzumschaltung vor. Diese Technik wird bei FM-Programmen und bei DRM
verwendet, weil hier Sender auf alternativen Frequenzen übertragen werden. Liegt kein
vorher eingestellter Audiokanal vor, wie dies bei dem Einschalten der Fall ist, dann
werden aktuell berechnete Werte der digitalen Audiodaten des aktuell eingestellten
Audiokanals für die Initialisierung der Fehlerverschleierung verwendet, die beispielsweise
während einer Stummschaltung ermittelt werden. Diese Werte geben dann doch wenigstens
einen Hinweis, inwieweit die Übertragungsfehlerzahl zu einer Fehlerverschleierung
führen muß. Liegt die Übertragungsfehleranzahl unter einem vorgegebenen Schwellwert,
wird überhaupt keine Fehlerverschleierung vorgenommen, dann liegt ein ungestörter
Rundfunkempfang vor.
[0032] Sind die Übertragungsfehleranzahlen des vorher eingestellten Audiokanals für eine
längere Zeit abgespeichert gewesen, d. h. länger als beispielsweise 3 Sekunden, dann
werden auch diese Werte nicht mehr verwendet, da sie nicht mehr charakteristisch für
die aktuell vorliegenden Übertragungsbedingungen in einem Kraftfahrzeug sind.
[0033] Die Entzerrung 11 liefert dann also entsprechende Entzerrerwerte zu der Dequantisierung
6. Die Dequantisierung 6 ist Teil der Quellendecodierung. Hier werden die Skalenfaktoren,
auf die die digitalen Audiodaten bezogen werden, verwendet, um die Dequantisierung
durchzuführen. Dabei ist die Formung des Audiospektrums möglich. Das so entstandene
Audiospektrum wird dann in der Filterbank 7 einer inversen diskreten Kosinustransformation
unterzogen, um die Audiodecodierung abzuschließen. Die Audiodecodierung ist hier bei
DAB nach dem Standard MPEG-1,2 Layer 2. Die decodierten Audiodaten werden dann von
einem Digital-Analog-Wandler 8 in analoge Signale umgewandelt, um von dem Audioverstärker
9 verstärkt zu werden und von dem Lautsprecher 10 wiedergegeben zu werden. Die am
Ausgang des Audiodecoders 7 vorliegenden decodierten Audiodaten liegen als PCM-Daten
(Puls Code Modulation) vor. Diese Daten können auch auf einen Multimediabus geschaltet
werden, um von anderen Komponenten von diesem Multimediabus, beispielsweise einem
Lautsprechersystem, zur Wiedergabe verwendet zu werden. Weiterhin ist es möglich,
dass nach der Filterbank 7 ein Abtastratenumsetzer eingesetzt wird, um gegebenenfalls
die Abtastrate beispielsweise auf die Busübertragungsrate umzusetzen. Auch wenn andere
Audiodaten, die beispielsweise mit MP 3 decodiert werden, von dem Rundfunkempfänger
decodiert wurden, ist gegebenenfalls eine Abtastratenumsetzung notwendig.
[0034] Weiterhin ist es möglich, dass der Rundfunkempfänger, der wie oben dargestellt ein
digitaler Empfänger ist, in der Lage ist, sowohl DAB als auch FM zu empfangen. Dann
wird die Fehlerverschleierung, wenn zunächst ein FM-Audiokanal gewählt wurde und dann
ein DAB-Kanal, durch eine Schnüffelfunktion vorbereitet. D.h. in kurzen Zeitabschnitten
überprüft der Rundfunkempfänger die Übertragungsfehleranzahl bei äquivalenten digitalen
Audiokanälen, um bei einer Verschlechterung der Empfangsqualität des FM-Kanals automatisch
umzuschalten. Dies gilt dann auch im gekehrten Fall, wenn bei einer schlechten Empfangssituation
bei DAB auf ein äquivalenten FM-Audiokanal umgeschaltet wird. Hier wird dann während
eines Rahmens die Empfangsqualität von äquivalenten FM-Kanälen ermittelt. Solche äquivalenten
Kanäle werden als Begleitinformationen mit übertragen oder sie sind im Rundfunkempfänger
bereits abgespeichert.
[0035] Die Empfangsqualität kann bei FM aus der Empfangsfeldstärke (Signalfeldstärke), den
Synchronisationsversuchen, der Basisbandenergie und anderen Parametern bestimmt werden.
Diese Empfangsqualität wird mit einem vorgegebenen Qualitätsmaß verglichen, das empirisch
ermittelt wird. Ist die Empfangsqualität besser als das Qualitätsmaß, dann liegt ein
akzeptabler Empfang vor, liegt die Empfangsqualität unter dem Qualitätsmaß, dann wird
bei einem vorhandenen digitalen Audiokanal auf diesen umgeschaltet, sofern der digitale
Audiokanal eine Übertragungsfehleranzahl aufweist, die einen guten Empfang ermöglicht
(keine Stummschaltung). Gegebenenfalls kann der FM-Kanal einen digitalen Träger (RDS),
der zur Ermittlung der Öbertragungsfehleranzahl verwendet werden kann, aufweisen.
Bei der Umschaltung wird eine kurze Stummschaltung vorgenommen, um eine Initialisierung
der Fehlerverschleierung durchzuführen.
[0036] Die Übertragnngsfehleranzahl, die für einen digitalen Audiokanal ermittelt wird,
wird ebenfalls mit einem vorgegebenen Qualitätsmaß verglichen, um eine objektive Aussage
über die Empfangsqualität machen zu können.
[0037] Auch bei einem FM-Kanal kann durch eine Bandbreitenreduktion eine Fehlerverschleierung
durchgeführt werden. In Abhängigkeit von der Empfangsqualität wird stufenweise eine
Verminderung der Bandbreite durchgeführt. Eine Umschaltung von einem digitalen Audiokanal
auf einen analogen Audiokanal wird vorzugsweise nur bei einer Stummschaltung oder
bei einer drastischen Fehlerverschleierung durchgeführt.
[0038] In Figur 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren als Flussdiagramm dargestellt. In Verfahrensschritt
12 wählt ein Benutzer des Rundfunkempfängers, der in Figur 1 dargestellt wurde, einen
Audiokanal, in dem digitale Audiodaten übertragen werden. Im Verfahrensschritt 13
empfängt der Rundfunkempfänger mittels der Antenne 1 des Hochfrequenzempfängers 2
und des Analog-Digital-Wandlers 3 die in den digitalen Rundfunksignalen enthaltenen
digitalen Audiodaten. Am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 3 liegt ein Datenstrom
vor.
[0039] In Verfahrensschritt 14 wird dann die Kanaldecodierung im Block 5 aus Fig.l mit der
Bestimmung der Bitfehlerrate durchgeführt. In Verfahrensschritt 22 wird dann im Demultiplexer
4 das Demultiplexen der Audiorahmen in Audiodaten und Seiteninformationen durchgeführt.
Weiterhin werden hier mittels Prüfsummen die Rahmenfehler und die Skalenfaktorenfehler
ermittelt. Diese Fehlermaße inklusive der Bitfehlerrate werden dann der Entzerrung
11 übertragen, die damit und gegebenenfalls mit einem vorher eingestellten Audiokanal
die Fehlerverschleierung initialisiert beziehungsweise später an die aktuelle Empfangsqualität
anpaßt. Die Startwerte für die Fehlerverschleierung berechnen sich also aus dem vorher
eingestellten Audiokanal, und zwar aus dessen Übertragungsfehleranzahl. Darüber hinaus
wird der Kanalfehlerschutz, den der vorher eingestellte Audiokanal und der aktuell
eingestellte Audiokanal aufweisen, verglichen, um die Startwerte entsprechend anzupassen.
[0040] In Verfahrensschritt 15 wird also mit der Initialisierung der Fehlerverschleierung
begonnen. In Verfahrensschritt 16 wird dabei überprüft, ob vorher ein Kanal eingestellt
worden war, bei dem die Übertragungsfehleranzahl bestimmt wurde. Ist das der Fall,
dann wird in Verfahrensschritt 17 der Kanalfehlerschutz verglichen. In Verfahrensschritt
19 wird darüber hinaus überprüft, ob die Übertragungsfehleranzahl des vorher eingestellten
Audiokanals für eine kürzere Zeit als ein eingesteller Schwellwert abgespeichert ist.
Ist das der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 20 die Initialisierung der Startwerte
mit der vorher berechneten Übertragungsfehleranzahl des vorher eingestellten Audiokanals
initialisiert, wobei der Kanalfehlerschutz berücksichtigt wird. In Verfahrensschritt
21 wird dann die Fehlerverschleierung gestartet, die dann durch aktuell berechnete
Übertragungsfehleranzahlen des aktuell eingestellten Audiokanals an den aktuellen
Zustand angepasst wird.
[0041] Wurde in Verfahrensschritt 16 festgestellt, dass vorher kein digitaler Audiokanal
eingestellt worden war und damit keine Übertragungsfehleranzahl für die Initialisierung
der Fehlerverschleierung vorliegt, dann wird in Verfahrensschritt 18 die aktuell berechnete
Übertragungsfehleranzahl, die sich aus der Bitfehlerrate, die sich aus der Kanaldecodierung
ergibt, der Prüfsummenfehleranzahl, die durch einen CRC (Cyclic Redundancy Check)
berechnet wird und die Skalenfaktorenfehleranzahl berechnet. Damit wird dann die Initialisierung
mit Startwerten in Verfahrensschritt 20 begonnen, um dann in Verfahrensschritt 21
erneut die Fehlerverschleierung mit aktuell berechneten Übertragungsfehleranzahlen
fortzuführen.
[0042] Wurde in Verfahrensschritt 19 festgestellt, dass die Übertragungsfehleranzahl des
vorher eingestellten Audiokanals bereits für eine längere Zeit als der eingestellte
Schwellwert (zum Beispiel 3 s) abgespeichert worden war, dann wird diese Übertragungsfehleranzahl
gelöscht, und es wird nur die Übertragungsfehleranzahl des aktuell eingestellten Audiokanals
verwendet, so dass dann zu Verfahrensschritt 18 gesprungen wird, und, wie oben dargestellt,
fortgefahren wird.
1. Verfahren zur Fehlerverschleierung von Übertragungsfehlern in digitalen Audiodaten,
wobei ein erster Audiokanal gewählt wird (12), wobei die in diesem ersten Audiokanal
übertragenen digitalen Audiodaten empfangen werden (13), wobei an den empfangenen
digitalen Audiodaten eine Kanaldecodierung (14) durchgeführt wird, wobei dann die
digitalen Audiodaten einer Quellendecodierung unterzogen werden, wobei eine Fehlerverschleierung
mit Startwerten initialisiert wird (15), wobei die Fehlerverschleierung durch eine
erste Empfangsqualität des ersters Audiokanals an die digitalen Audiodaten angepasst
wird und wobei nach der Kanaldecodierung (14) die Fehlerverschleierung (21) von den
Übertragungsfehlern in den digitalen Audiodaten durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Startwerte aus einer zweiten Empfangsqualität von den digitalen Audiodaten berechnet
werden, die in einem zweiten Audiokanal übertragen werden, der vor dem ersten Audiokanal
ausgewählt worden war.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Kanalfehlerschutzniveaus des ersten und des zweiten Audiokanals verglichen
werden und dass in Abhängigkeit von dem Vergleich die Startwerte angepasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Empfangsqualität der digitalen Audiodaten aus der Bitfehlerrate
und/oder der Awzahl der Skalenfaktorfehler und/oder der Anzahl der Prüfsummenfehler
bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerverschleierung durch eine Entzerrung realisiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer der Abspeicherung der zweiten Empfangsqualität der digitalen Audiodaten
mit einem Schwellwert verglichen wird und dass, wenn die Zeitdauer den Schwellwert
übertrifft, die zweite Empfangsqualität gelöscht wird und nur die erste Empfangsqualität
für die Initialisierung der Fehlerverschleierung verwendet wird.
6. Verwendung eines Rundfunkempfängers zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rundfunkempfänger Mittel zur Durchführung des Verfahrens, einen Hochfrequenzempfänger
(2) und Mittel zur akustischen Wiedergabe (9, 10) aufweist.
1. Error-masking method for transmission errors in digital audio data, where a first
audio channel is chosen (12), where the digital audio data transmitted in this first
audio channel are received (13), where channel decoding (14) is performed on the received
digital audio data, where the digital audio data are then subjected to source decoding,
where error masking is initialized (15) with start values, where the error masking
is aligned with the digital audio data using a first reception quality for the first
audio channel, and where the channel decoding (14) is followed by the error masking
(21) being performed for the transmission errors in the digital audio data, characterized in that the start values are calculated from a second reception quality for the digital audio
data which are transmitted in a second audio channel, which had been selected prior
to the first audio channel.
2. Method according to Claim 1, characterized in that additionally the channel-error protection levels for the first and second audio channel
are compared, and in that the start values are aligned on the basis of the comparison.
3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the first and second reception qualities for the digital audio data are determined
from the bit error rate and/or from the number of scale factor errors and/or from
the number of checksum errors.
4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the error masking is implemented through equalization.
5. Method according to one of Claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that the period of time for storing the second reception quality for the digital audio
data is compared with a threshold value, and in that if the period of time exceeds the threshold value the second reception quality is
erased and only the first reception quality is used to initialize the error masking.
6. Use of a broadcast radio receiver for carrying out the method according to one of
Claims 1 to 5, characterized in that the broadcast radio receiver has means for carrying out the method, a radio-frequency
receiver (2) and means for audio playback (9, 10).
1. Procédé pour masquer des erreurs de transmission dans des données audio numériques,
selon lequel un premier canal audio est sélectionné (12), les données audio numériques
transmises sont reçues (13) dans ce premier canal audio, un décodage de canal est
réalisé (14) sur les données audio numériques reçues, les données audio numériques
sont ensuite soumises à un décodage de la source, un masquage des erreurs est initialisé
(15) à l'aide de valeurs de départ, le masquage des erreurs est ajusté aux données
audio numériques par une première qualité de réception du premier canal audio et le
masquage (21) des erreurs de transmission est réalisé dans les données audio numériques
après le décodage de canal (14),
caractérisé en ce que
les valeurs de départ sont calculées à partir d'une deuxième qualité de réception
des données audio numériques transmises dans un deuxième canal audio qui avait été
sélectionné avant le premier canal audio.
2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
de plus les niveaux de contrôle d'erreurs de canal sur le premier et le deuxième canal
audio sont comparés et les valeurs de départ sont ajustées en fonction de la comparaison.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que
la première et la deuxième qualité de réception des données audio numériques sont
déterminées à partir du taux d'erreurs de bits et/ou du nombre d'erreurs de facteurs
de cadrage et/ou du nombre d'erreurs de total de contrôle.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le masquage des erreurs est réalisé par une correction.
5. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4,
caractérisé en ce que
la durée de mémorisation de la deuxième qualité de réception des données audio numériques
est comparée à une valeur seuil et, lorsque la durée dépasse la valeur seuil, la deuxième
qualité de réception est effacée et seule la première qualité de réception est utilisée
pour initialiser le masquage des erreurs.
6. Utilisation d'un récepteur radio pour exécuter le procédé selon l'une des revendications
1 à 5,
caractérisée en ce que
le récepteur radio présente des moyens pour exécuter le procédé, un récepteur à haute
fréquence (2) et des moyens destinés à la restitution acoustique (9, 10).