Verfahren und Schaltungsanordnung zur Demodulation des RDS-Signals

Abstract

 Zur Demodulation des RDS-Signals wird das Stereomultiplexsignal (MPX) in einem ersten Zweig mit der Kophasalkomponente (I) eines Oszillators (OZ) multipliziert, tiefpaßgefiltert in seiner Abtastrate dezimiert und hochpaßgefiltert, während es in einem zweiten Zweig mit der Quadraturkomponente (Q) des Oszillators (OZ) multipliziert, tiefpaßgefiltert, in seiner Abtastrate dezimiert und hochpaßgefiltert wird. Aus den hochpaßgefilterten Signalen und dem RDS-Bittakt (CL) wird ein Fehlersignal zur Steuerung des Oszillators (OZ) berechnet. Ein den RDS-Bittakt (CL) erzeugender Taktgenerator (CG) wird vom ersten hochpaßgefilterten Signal und vom Oszillator (OZ) gesteuert. Ein RDS-Decodierer (DE), an dessen Eingang das erste hochpaßgefilterte Signal liegt, und eine Recheneinheit (RE), die aus den hochpaßgefilterten Signalen und aus dem RDS-Bittakt (CL) das Fehlersignal berechnet, werden vom Taktgenerator (CG) getaktet. Am Ausgang des RDS-Decodierers (DE) sind die RDS-Daten abnehmbar.

Beschreibung

[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

Ansprüche

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.

Zeichnung