[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Demodulation
des RDS-Signals.
[0002] Das Radio-Daten-System, abgekürzt RDS, wurde bei UKW-Rundfunksendern eingeführt,
um Daten über die Rundfunksender und das von ihnen ausgestrahlte Programm zu den Rundfunksendern
zu senden, wo diese Daten auf einer optischen Anzeigevorrichtung, weist ein Flüssigkeitskristallbildschirm,
wiedergegeben werden.
[0003] Bei den RDS-Daten handelt es sich zum Beispiel um die Programmidentifikation PI,
die das empfangene Programm oder den Namen des eingestellten Senders angibt, oder
um die Programmartkennung PTY, welche die Art des Programms zum Beispiel Musiksendung,
Nachrichtensendung usw. anzeigt, oder um die Verkehrsdurchsagekennung TA oder um den
Radiotext RT, der programmbegleitende Informationen enthält wie z. B. Hinweise auf
Musikstücke, Interpreten, Programmänderungen und dergleichen.
[0004] Das Radio-Daten-System wird hauptsächlich von Autoradios benutzt. Beispielsweise
schalten RDS-taugliche Autoradios bei sich verschlechterndem Empfang des gerade eingestellten
Senders automatisch auf einen besser oder den am besten empfangbaren und das gleiche
Programm ausstrahlenden Sender um. Die hierfür erforderlichen Informationen sind die
Programmidentifikation PI und die Liste der alternativen Frequenzen AF, die von RDS-tauglichen
Rundfunksendern ausgestrahlt werden.
[0005] Doch auch für Heimempfänger bietet das Radio-Datensystem den Hörern Vorteile, z.
B. die Programmartkennung PTY und der Radiotext RT, die bereits erwähnt und erläutert
wurden.
[0006] Das RDS-Signal ist ein binäres Signal, das aus einem kontinuierlichen binären Datenstrom
mit einer Bitrate von 1,1875 KBit/s besteht.
[0007] UKW-Rundfunksender senden das sogenannte Stereomultiplexsignal aus, das aus dem Audiomittensignal
- auch Monosignal genannt - bis 15 KHz, dem Stereopilotton bei 19 KHz, dem Stereosignal
von 23 KHz bis 53 KHz und dem ARI-Signal, einem schmalbandigen amplitudenmodulierten
Signal bei einem Träger von 57 KHz, gebildet wird. ARI ist die Abkürzung für Autofahrer-Rundfunk-Information.
[0008] Das RDS-Signal, das eine größere Bandbreite als das ARI-Signal aufweist, wird dem
ARI-Signal überlagert.
[0009] Damit einerseits eine hohe Datenrate beim RDS-Signal erzielt wird, andererseits aber
Störungen des Audiomittensignals, des Stereosignals, des Stereopilottons und des ARI-Signals
durch das RDS-Signal ausgeschlossen sind, ist das Frequenzspektrum des RDS-Signals
auf ±2,4 KHz begrenzt.
[0010] Das RDS-Signal wird aus dem RDS-Datenstrom durch Zweiseitenbandamplitudenmodulation
mit Trägerunterdrückung erzeugt. Außerdem wird der unterdrückte RDS-Träger gegenüber
dem ARI-Träger von 57 KHz um 90° phasenverschoben. Durch diese Quadraturmodulation
werden Störungen des ARI-Signals durch das RDS-Signal weitestgehend unterdrückt. In
einem RDS-tauglichen Rundfunksender wird der Träger vom auf die beschriebene Art gebildeten
Stereomultiplexsignal frequenzmoduliert und ausgestrahlt.
[0011] Auf der Empfängerseite wird der empfangene frequenzmodulierte Träger demoduliert,
um das Stereomultiplexsignal zu gewinnen, aus dem durch Demodulation neben den Audiosignalen
das RDS-Signal gewonnen wird.
[0012] Bei Empfang mittels eines Autoradios kann es infolge der häufig wechselnden und oft
ungenügenden Empfangsbedingungen längere Zeit dauern, bis das Autoradio auf den Träger
von 57 KHz des RDS-Signales synchronisiert ist.
[0013] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur
Demodulation des RDS-Signals so zu gestalten, dass eine möglichst schnelle Synchronisation
auf den Träger des RDS-Signals erzielt wird.
[0014] Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch
gelöst, dass das abgetastete Stereomultiplexsignal in einem ersten Zweig mit der Kophasalkomponente
eines digitalen Oszillators multipliziert und das resultierende Signal anschließend
tiefpaßgefiltert wird, dass die Abtastrate des tiefpaßgefilterten Signals durch einen
vorgebbaren Teilungsfaktor geteilt wird, dass das tiefpaßgefilterte Signal mit der
geteilten Abtastrate hochpaßgefiltert wird, dass das hochpaßgefilterte Signal in einem
RDS-Decodierer decodiert wird, dass das Stereomultiplexsignal in einem zweiten Zweig
mit der Quadraturkomponente des digitalen Oszillators multipliziert und das resultierende
Signal anschließend tiefpaßgefiltert wird, dass die Abtastrate des tiefpaßgefilterten
Signals durch einen vorgebbaren Teilungsfaktor geteilt wird, dass das tiefpaßgefilterte
Signal mit der geteilten Abtastrate hochpaßgefiltert wird und dass aus dem hochpaßgefilterten
Signal des ersten und des zweiten Zweiges sowie dem RDS-Bittakt ein die Phasenlage
zwischen dem Träger des RDS-Signals und dem Ausgangssignal des Oszillators beschreibendes
Fehlersignal berechnet wird, aus dem nach Filterung ein Korrektursignal für den digitalen
Oszillator erzeugt wird.
[0015] Schaltungsmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen dadurch
gelöst, dass das abgetastete Stereomultiplexsignal am ersten Eingang eines ersten
Multiplizierers und eines zweiten Multiplizierers liegt, dass die Kophasalkomponente
eines digitalen Oszillators am zweiten Eingang des ersten Multiplizierers und die
Quadraturkomponente des digitalen Oszillators am zweiten Eingang des zweiten Multiplizierers
liegt, dass der Ausgang des ersten Multiplizierers mit dem Eingang eines ersten Tiefpasses
verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines ersten Teilers verbunden ist,
dessen Ausgang an den Eingang eines ersten Hochpasses angeschlossen ist, dass der
Ausgang des zweiten Multiplizierers mit dem Eingang eines zweiten Tiefpasses verbunden
ist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines zweiten Teilers verbunden ist, dessen Ausgang
an den Eingang eines zweiten Hochpasses angeschlossen ist, dass der Ausgang des ersten
Hochpasses mit dem ersten Eingang einer Recheneinheit, dem Eingang eines RDS-Decodierers,
an dessen Ausgang die RDS-Daten abnehmbar sind, und mit dem ersten Steuereingang eines
Taktgenerators verbunden ist, dass der Ausgang des zweiten Hochpasses mit dem zweiten
Eingang der Recheneinheit verbunden ist, deren Ausgang mit dem Eingang eines Filters
verbunden ist, dass der Ausgang des Filters mit dem Eingang einer Steuereinheit verbunden
ist, deren Ausgang an den Steuereingang des digitalen Oszillators angeschlossen ist,
und dass der Ausgang des digitalen Oszillators an den zweiten Steuereingang des Taktgenerators
angeschlossen ist, dessen Taktausgang mit dem Takteingang der Recheneinheit und des
RDS-Decodierers verbunden ist.
[0016] Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass das empfangene Stereomultiplexsignal
zunächst abgetastet wird. Das abgetastete Stereomultiplexsignal wird in einem ersten
Zweig mit der Kophasalkomponente eines digitalen Oszillators multipliziert. Das resultierende
Signal wird tiefpaßgefiltert. Die Abtastrate des tiefpaßgefilterten Signals wird durch
einen Teilungsfaktor geteilt. Dieses tiefpaßgefilterte in der Abtastrate dezimierte
Signal wird hochpaßgefiltert und in einem RDS-Decodierer decodiert.
[0017] In einem zweiten Zweig wird das abgetastete Stereomultiplexsignal mit der Quadraturkomponente
des digitalen Oszillators multipliziert. Das resultierende Signal wird wie im ersten
Zweig tiefpaßgefiltert. Die Abtastrate des tiefpaßgefilterten Signals wird ebenfalls
geteilt. Das tiefpaßgefilterte und in der Abtastrate dezimierte Signal wird hochpaßgefiltert.
Aus dem hochpaßgefilterten Signal des ersten und des zweiten Zweiges sowie aus den
RDS-Bittakt wird ein die Phasenlage zwischen dem Träger des RDS-Signals und dem Ausgangssignal
des Oszillators beschreibendes Fehlersignal berechnet, aus dem nach Filterung ein
Korrektursignal für den digitalen Oszillator erzeugt wird.
[0018] Die Abtastfrequenz zur Abtastung des empfangenen Stereomultiplexsignals ist so gewählt,
dass das Spektrum des RDS-Signals im Bereich um seinen Träger vollständig vom digitalen
Signal repräsentiert wird. Vorzugsweise ist die Abtastfrequenz größer als 120 KHz
gewählt.
[0019] Der Teilungsfaktor zur Teilung der Abtastrate der tiefpaßgefilterten Signale ist
beispielsweise zu 16 gewählt.
[0020] Der RDS-Bittakt wird beispielsweise von einem Taktgenerator erzeugt, der vom digitalen
Oszillator und vom hochpaßgefilterten Signal aus dem ersten Zweig gesteuert wird.
[0021] Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung werden
anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und
erläutert.
[0022] Das abgetastete Stereomultiplexsignal MPX liegt am ersten Eingang eines Multiplizierers
M1 und eines Multiplizierers M2. Die Kophasalkomponente I eines digitalen Oszillators
OZ liegt am zweiten Eingang des Multiplizierers M1, während die Quadraturkomponente
Q des digitalen Oszillators OZ am zweiten Eingang des Multiplizierers M2 liegt. Der
Ausgang des Multiplizierers M1 ist mit dem Eingang eines Tiefpasses TP1 verbunden,
dessen Ausgang an den Eingang eines Teilers D1 angeschlossen ist. Der Ausgang des
Teilers D1 ist mit dem Eingang eines Hochpasses HP1 verbunden, dessen Ausgang mit
dem Eingang eines RDS-Decodierers DE und mit dem ersten Eingang einer Recheneinheit
RE verbunden ist. Der Ausgang des Multiplizierers M2 ist mit dem Eingang eines Tiefpasses
TP2 verbunden, dessen Ausgang an dem Eingang eines Teilers D2 angeschlossen ist. Der
Ausgang des Teilers D2 ist mit dem Eingang eines Hochpasses HP2 verbunden, dessen
Ausgang mit dem zweiten Eingang der Recheneinheit RE verbunden ist. Der Ausgang der
Recheneinheit RE ist über ein Filter F, vorzugsweise ein Schleifenfilter, mit einer
Steuereinheit SE verbunden, deren Ausgang mit dem Steuereingang des digitalen Oszillators
OZ verbunden ist. Zur Erzeugung des RDS-Taktes CL ist ein Taktgenerator CG vorgesehen,
dessen Taktausgang mit dem Takteingang der Recheneinheit RE und des RDS-Decodierers
DE verbunden ist. Der Ausgang des Hochpasses HP1 ist an den ersten Eingang und der
Ausgang des digitalen Oszillators OZ an den zweiten Eingang des Taktgenerators CG
angeschlossen.
[0023] Das abgetastete Stereomultiplexsignal MPX wird in einem ersten Zweig im Multiplizierer
M1 mit der Kophasalkomponente I des digitalen Oszillators OZ multipliziert, anschließend
im Tiefpaß TP1 tiefpaßgefiltert, seine Abtastrate wird im folgenden Teiler D1 geteilt
und schließlich wird das Stereomultiplexsignal MPX im Hochpaß HP1 hochpaßgefiltert.
Parallel hierzu wird das abgetastete Stereomultiplexsignal MPX im Multiplizierer M2
mit der Quadraturkomponente Q des digitalen Oszillators OZ multipliziert, anschließend
im Tiefpaß TP2 tiefpaßgefiltert, im folgenden Teiler D2 wird seine Abtastrate geteilt
und schließlich wird es im Hochpaß HP2 hochpaßgefiltert.
[0024] Die Abtastfrequenz zur Abtastung des Stereomultiplexsignals MPX ist so gewählt, dass
das Spektrum des RDS-Signals vollständig und korrekt im Bereich um den Träger von
57 KHz repräsentiert wird. Die Abtastfrequenz zur Abtastung des Stereomultiplexsignals
MPX ist daher größer als 120 KHz zu wählen. Der Dezimationsfaktor zur Dezimierung
der Abtastrate der beiden tiefpaßgefilterten Signale ist so zu wählen, dass das RDS-Signal
im Basisband korrekt dargestellt wird. Vorzugs-weise ist der Teilungsfaktor zu 16
gewählt.
[0025] Die beiden Hochpässe HP1 und HP2 dienen dazu, gleiche Anteile oder tieffrequente
Signalanteile zu unterdrücken, die durch ein im Stereomultiplexsignal MPX enthaltenes
ARI-Signal verursacht werden können.
[0026] Aus den hochpaßgefilterten Signalen an den Ausgängen der beiden Hochpässe HP1 und
HP2 sowie aus dem RDS-Takt CL berechnet die Recheneinheit RE ein Fehlersignal, das
nach Filterung durch das Schleifenfilter F der Steuereinheit SE zugeführt wird. Die
Steuereinheit SE berechnet ein Steuersignal zur Steuerung des digitalen Oszillators
OZ. Das von der Recheneinheit RE berechnete Fehlersignal stellt ein Maß für die Phasenabweichung
zwischen dem digitalen Oszillator und dem Träger des RDS-Signales dar.
[0027] Der RDS-Bittakt wird vom Taktgenerator CG erzeugt, der vom hochpaßgefilterten Signal
am Ausgang des Hochpasses HP1 und vom Ausgangssignal des digitalen Oszillators OZ
gesteuert wird. Die Recheneinheit RE sowie der RDS-Decodierer DE werden vom Taktgenerator
CG getaktet.
[0028] Die Schaltungsanordung in der Figur stellt einen Phasenregelkreis dar, der häufig
mit PLL - für Phase locked loop- abgekürzt wird.
[0029] Weil die Berechnung des Fehlersignales in der Recheneinheit RE mit dem RDS-Bittakt
gekoppelt ist, erfolgt die Berechnung des Fehlersignales nur zu den Zeitpunkten, zu
denen die Kophasalkomponente I maximal ist. Dies ist jeweils nach einer Viertelund
einer Dreiviertelbittaktperiode der Fall. Durch diese Maßnahme wird mit Sicherheit
vermieden, dass das Fehlersignal von der Recheneinheit RE zu einem Zeitpunkt berechnet
wird, zu dem die Kophasalkomponente I einen Nulldurchgang aufweist.
[0030] Solange der Phasenregelkreis noch nicht mit dem Träger des RDS-Signales synchronisiert
ist, läuft der Taktgenerator CG frei. Um eine Berechnung des Fehlersignals in der
Recheneinheit RE bei einem Nulldurchgang der Kophasalkomponente I des digitalen Oszillators
OZ zu verhindern, wird die Amplitude der Kophasalkomponente geprüft. Während dieser
Initialisierungsphase der Trägersynchronisation kann beim Auffinden eines Nulldurchgangs
in der Kophasalkomponente I der Berechnungszyklus für das Fehlersignal um eine Viertelbittaktperiode
verschoben werden. Durch diese Maßnahme wird eine sehr schnelle und zuverlässige Synchronisation
auf den Träger des RDS-Signales erzielt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens liegt darin, dass es als Software realisierbar ist.
[0031] Die Trägerfrequenz des RDS-Signales sowie die Frequenz des digitalen Oszillators
OZ betragen jeweils 57 KHz.
[0032] Die Erfindung, die sich durch eine sehr schnelle Synchronisation auf den Träger des
RDS-Signales auszeichnet, ist besonders für Autoradios geeignet.
Bezugszeichenliste
[0033]
- CG
- Taktgenerator
- CL
- RDS-Bittakt
- DE
- RDS-Decodierer
- D1
- Teiler
- D2
- Teiler
- F
- Schleifenfilter
- HP1
- Hochpaß
- HP2
- Hochpaß
- I
- Kophasalkomponente
- MPX
- Stereomultiplexsignal
- M1
- Multiplizierer
- M2
- Multiplizierer
- OZ
- digitaler Oszillator
- Q
- Quadraturkomponente
- RE
- Recheneinheit
- SE
- Steuereinheit
- TP1
- Tiefpaß
- TP2
- Tiefpaß
1. Verfahren zur Demodulation des RDS-Signals,
dadurch gekennzeichnet, dass das abgetastete Stereomultiplexsignal (MPX) in einem ersten Zweig mit der Kophasalkomponente
(I) eines Oszillators (OZ) multipliziert und das resultierende Signal anschließend
tiefpaßgefiltert wird, dass die Abtastrate des tiefpaßgefilterten Signals durch einen
vorgebbaren Teilungsfaktor geteilt wird, dass das tiefpaßgefilterte und in der Abtastrate
dezimierte Signal hochpaßgefiltert wird, dass das hochpaßgefilterte Signal in einem
RDS-Decodierer (DE) decodiert wird, dass das abgetastete Stereomultiplexsignal (MPX)
in einem zweiten Zweig mit der Quadraturkomponente (Q) des Oszillators (OZ) multipliziert
wird und das resultierende Signal anschließend tiefpaßgefiltert wird, dass die Abtastrate
des tiefpaßgefilterten Signals durch einen vorgebbaren Teilungsfaktor geteilt wird,
dass das tiefpaßgefilterte und in der Abtastrate dezimierte Signal hochpaßgefiltert
wird und dass aus dem hochpaßgefilterten Signal des ersten und des zweiten Zweiges
sowie dem RDS-Bittakt (CL) ein die Phasenlage zwischen dem Träger des RDS-Signals
und dem Ausgangssignal des Oszillators (OZ) beschreibendes Fehlersignal berechnet
wird, aus dem nach Filterung ein Korrektursignal für den Oszillator (OZ) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der RDS-Bittakt (CL) von einem Taktgenerator (CL) erzeugt wird, der vom Oszillator
(OZ) und vom hochpaßgefilterten Signal des ersten Zweiges gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der RDS-Decodierer (DE) mit dem RDS-Bittakt (CL) getaktet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlersignal zu den Zeitpunkten berechnet wird, zu denen die Kophasalkomponente
(I) maximal ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass vor Synchronisation des Oszillators (OZ) mit dem Träger des RDS-Signals die Amplitude
der Kophasalkomponente (I) geprüft wird und dass bei Detektion eines Nulldurchgangs
der Kophasalkomponente (I) der Berechnungszyklus für das Fehlersignal um eine Viertelbittaktperiode
verschoben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als Software realisiert wird.
7. Schaltungsanordnung zur Demodulation des RDS-Signals,
dadurch gekennzeichnet, dass das abgetastete Stereomultiplexsignal (MPX) am ersten Eingang eines ersten Multiplizierers
(M1) und eines zweiten Multiplizierers (M2) liegt, dass die Kophasalkomponente (I)
eines Oszillators (OZ) am zweiten Eingang des ersten Multiplizierers (M1) und die
Quadraturkomponente (Q) des Oszillators (OZ) am zweiten Eingang des zweiten Multiplizierers
(M2) liegt, dass der Ausgang des ersten Multiplizierers (M1) mit dem Eingang eines
ersten Tiefpasses (TP1) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines ersten
Teilers (D1) verbunden ist, dessen Ausgang an den Eingang eines ersten Hochpasses
(HP) angeschlossen ist, dass der Ausgang des zweiten Multiplizierers (M2) mit dem
Eingang eines zweiten Tiefpasses (TP2) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang
eines zweiten Teilers (D2) verbunden ist, dessen Ausgang an den Eingang eines zweiten
Hochpasses (HP2) angeschlossen ist, dass der Ausgang des ersten Hochpasses (HP1) mit
dem ersten Eingang einer Recheneinheit (RE), dem Eingang eines RDS-Decodierers (DE),
an dessen Ausgang die RDS-Daten abnehmbar sind, und mit dem ersten Steuereingang eines
Taktgenerators (CG) verbunden ist, dass der Ausgang des zweiten Hochpasses (HP) mit
dem zweiten Eingang der Recheneinheit (RE) verbunden ist, deren Ausgang mit dem Eingang
eines Filters (F) verbunden ist, dass der Ausgang des Filters (F) mit dem Eingang
einer Steuereinheit (SE) verbunden ist, deren Ausgang an den Steuereingang des Oszillators
(OZ) angeschlossen ist und dass der Ausgang des Oszillators (OZ) an den zweiten Steuereingang
des Taktgenerators (CE) angeschlossen ist, dessen Taktausgang mit dem Takteingang
der Recheneinheit (RE) und des RDS-Decodierers (DE) verbunden ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass für das Filter (F) ein Schleifenfilter vorgesehen ist.
9. Verfahren oder Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz für das Stereomultiplexsignal (MPX) so gewählt wird bzw. ist,
dass das Spektrum des RDS-Signals im Bereich um den Träger des RDS-Signals vollständig
vom digitalen Signal repräsentiert wird bzw. ist.
10. Verfahren oder Schaltungsanordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz größer als 120 KHz gewählt wird bzw. ist.
11. Verfahren oder Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsfaktor zu 16 gewählt wird bzw. ist.
12. Verfahren oder Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass für den Oszillator (OZ) ein digitaler Oszillator vorgesehen wird bzw. ist.