(57)【要約】無線受信機を無線信号に同期させる方法が提案される。位置測定信号、有利にはＧＰＳ信号は無線受信機の受信した無線信号への同期を補正するために使用される。ここで補正はフィルタを用いて実施されるが、このフィルタは有利にはカルマンフィルタである。位置測定装置を用いて速度ベクトルが検出され、及び／又は搭載クロックが場合によっては補正される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に、無線信号における少なくとも１つの基準シンボルを無線受信機による同期に使用する、無線受信機を無線信号に同期させる方法において、
前記無線受信機によって受信された位置測定信号に依存して、前記無線受信機の同期を補正することを特徴とする、無線受信機を無線信号に同期させる方法。
【請求項２】
前記同期の補正をフィルタを用いて実施する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１の基準シンボルを用いて粗い同期を達成し、第２の基準シンボルを用いて精密な同期を達成する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の基準シンボルとしてゼロシンボルを使用し、前記第２の基準シンボルとしてＴＦＰＲシンボルを使用する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
受信した前記位置測定信号を用いて、同期を補正するための搭載クロック及び／又は前記無線受信機の速度ベクトルを検出する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
ＧＰＳ信号を位置測定信号に使用する、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の方法を実施する無線受信機において、
無線受信機は位置測定装置（５、６）と接続されており、該無線受信機は補正ユニット（３、４）を有し、該補正ユニット（３、４）は受信した位置測定信号に依存して受信した無線信号の同期の補正を実施することを特徴とする無線受信機。
【請求項８】
前記補正ユニットはカルマンフィルタである、請求項７記載の無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は独立請求項の上位概念による、無線受信機を無線信号に同期させる方法に関する。
【０００２】
ＤＡＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）では、各ＤＡＢフレームの開始を形成する、ゼロシンボルを用いた粗い時間同期が行われることが公知である。このことは例えば出力測定によって行うことができ、何故ならばゼロシンボルはその名前が示唆するように信号出力を有さないからである。ＤＡＢにおいては、より正確な同期はＤＡＢデータストリームにおいて周期的に配置されているＴＦＰＲシンボルによって行われる。位相基準シンボルとも称されるこれらのＴＦＰＲシンボルは自己相関シーケンスであり、このために例えばいわゆるＣＡＺＡＣシーケンスが使用される。そのようなＣＡＺＡＣシーケンスは、一致する場合には高い自己相関信号が送出され、一致しない場合には自己相関信号として零が送出される相関特性を有する。ＴＦＰＲシンボルを用いて、無線受信機における非理想的なクロック周波数、無線受信機の移動によるドップラーシフトまたは送信側の周波数ずれに起因する周波数ずれを算出することができる。
【０００３】
ＴＦＰＲシンボルによってさらにチャネルパルス応答を検出することができ、このチャネルパルス応答でもって時間偏差及び他の信号パラメータを検出することができる。次いでいわゆるＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ＝高速フーリエ変換）でもって時間偏差、周波数偏差及び位相偏差を検出することができ、この偏差が補正される。
【０００４】
発明の利点
独立請求項記載の特徴を有する、無線受信機を無線信号に同期させる本発明による方法はこれに対して以下の利点を有する。すなわち、位置測定信号、有利にはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を用いて、正確な時間したがって正確な時間クロックを検出することができ、したがって粗い同期が行われた後には安定した時間クロックが存在し、この時間クロックを用いることにより必要に応じてラジオ放送受信機の搭載クロックを補正することができる。位置測定信号を用いてまた更には速度ベクトルを検出することができ、ラジオ放送信号の周波数におけるドップラーシフトが補正される。したがって総じて同期は顕著に改善され、このことは殊にＧＰＳ及びＤＡＢが非相関方式であり、また伝送方式における系統誤差はラジオ放送受信機における補正信号に作用しないことに起因する。オーディオ品質または受信データの品質はこれによって顕著に高められる。ＤＡＢデータストリームへの粗い同期はＤＡＢ信号の損失後であってももはや必要ない。何故ならば位置測定信号（ＧＰＳ信号）の時間クロックを用いることによりフレームのクロックを保つことができ、したがって同期が維持されるからである。
【０００５】
従属請求項に記載されている措置及び構成によって、独立請求項に記載されている無線受信機を無線信号に同期させる方法の有利な改善形態が可能となる。
【０００６】
位置測定信号を用いた補正がフィルタ有利には予測装置によって行われることは有利である。これに関してはカルマンフィルタを使用することができ、このカルマンフィルタは補正のために際立った特性を有する。予測装置においては情報信号の予測、すなわち負のむだ時間が要求される。カルマンフィルタの概念は、不完全に測定される量に対する評価値を検出する計算方式と解される。カルマンフィルタは殊に帰納的であり、プロセッサで実現することができる。
【０００７】
それに加え有利には、本発明による方法を実施するために、ＧＰＳ受信機のような位置測定装置と接続可能であり、受信した無線信号の同期の補正を実施することができる補正ユニット、カルマンフィルタを有する無線受信機が設けられている。
【０００８】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。図１は本発明による無線受信機のブロック回路図であり、図２は本発明による方法のフローチャートである。
【０００９】
実施例の説明
無線受信機におけるディジタル無線信号の同期は、受信したデータの品質にとって決定的に重要である。例えばＤＡＢのようなディジタルラジオ放送信号では、この同期が先ず粗く行われ、次いで精密に行われる。粗い同期は、ＤＡＢ信号を可能な限り誤りなく復号するためには十分ではない。何故ならば移動無線チャネルがＤＡＢ無線信号の大幅な出力変動を惹起するからである。それに加え調節された受信周波数は非常に正確に、実際に放射された周波数と同期されなければならない。搭載クロックによりさらなる問題がもたらされる。受信機の搭載クロックが理想的な周波数から過度に離れている場合には、同期はもはや不可能である。
【００１０】
受信するＤＡＢ信号の品質は移動無線チャネルにおいて非常に大きく変動するので、ＴＦＰＲシンボルを用いた精密な同期による偏差値の計算には誤差がある。ここで、時間ずれ及び周波数ずれがそのように上昇するほど誤りが大きい場合には、次のＴＦＰＲシンボルからは有効な値はもはや算出することができない。この場合には同期は中断され、このことはゼロシンボルに基づいた新たな粗い同期を要求する。これに伴う随伴現象は、有効信号すなわちオーディオデータまたはマルチメディアデータにおけるビットレート誤りが上昇することであり、このビットレート誤りは有効信号が使用不可能になるほど大きくなる可能性がある。
【００１１】
したがって本発明によればＴＦＰＲシンボルを用いて計算された偏差自体は、受信した位置測定信号に基づいて補正される。ここでは位置測定信号として公知のＧＰＳ信号が使用される。しかしながら正確な時間検出を実現する他の位置測定信号も可能である。ＧＰＳ信号は非常に正確な時間基準を供給し、また種類によっては非常に正確な位置検出を可能にする。これら２つの情報はＤＡＢ同期を改善するために使用することができる。このことは事前処理を要求する。何故ならば先ず位置データから時間的な導関数によって速度ベクトルを算出することができるからである。さらには実際の搭載クロック周波数をＧＰＳ時間及び搭載クロックの目標周波数から算出することができる。有利にはカウンタが使用され、このカウンタは所定の振動またはクロックをＧＰＳ時間及び搭載クロックによってカウントして、比較を行う。ここではＤＡＢ受信機がＧＰＳの正確な時間を受け取れば十分である。つまりＤＡＢ受信機は自身で搭載クロックの理想からの偏差を算出することができる。ＤＡＢデータストリームへの最初の同期は、上述したように単に粗く時間同期できるにとどまる。実際のクロック周波数が既知である場合には、上述した周波数補正ユニットを最初のＤＡＢデータを受信する前に、非理想的な搭載クロックが最初のデータにおいて既に補償調整されるように調節することができる。これによって最初の同期が顕著に速められ、今や更なるフレームにおいてはクロック周波数に依存しない。
【００１２】
別の観点では、時間同期のためにＧＰＳ受信機の正確な時間クロックが使用される。多くのＤＡＢ送信ネットワークは既にＧＰＳによって同期されている。これらの場合ＧＰＳ受信機の時間クロックを、無線受信機が移動しない限り直接使用することができる。ＧＰＳ受信機はこの情報を位置データから間接的に供給する。受信機が移動する場合には、ＴＦＰＲ分析は単に、この移動により生じる付加的な偏差を除去するにすぎない。ＴＦＰＲシンボルの復号がもはや不可能である程にＤＡＢ信号の出力が落ち込んだ場合でも、ＧＰＳ時間クロックはＤＡＢ信号が新たに使用される際にゼロシンボルを用いる粗い時間同期をもはや必要としないように同期を維持することができる。
【００１３】
位置データから算出された速度情報は、別のやり方でＤＡＢ同期を改善するために貢献することができる。ドップラーシフトは単に受信周波数及び送信側と受信側との間の相対的な速度にしか依存しないので、どのようなドップラーシフトが瞬時値において最大限に生じる可能性があるかを計算することができる。この情報を再び補正値計算の誤り検出に導入することができる。補正値計算は有利にはフィルタ、予測装置を用いて行われ、ここではカルマンフィルタが使用される。そのようなフィルタはディジタル信号プロセッサにインプリメントすることができる。
【００１４】
図１には本発明による無線受信機のブロック図が図示されている。アンテナ１は高周波受信部２の入力側と接続されている。高周波受信部２の出力側はプロセッサ３の第１の入力側と接続されている。プロセッサ３の第２の入力側はプロセッサ４と接続されている。プロセッサ３の出力側はオーディオ復号部７に案内されており、このオーディオ復号部７の出力側はやはりオーディオアンプ８と接続されている。オーディオアンプ８はスピーカ９の入力側と接続されている。プロセッサ４の入力側にはＧＰＳ受信機５が接続されている。ＧＰＳ受信機５の入力側にはアンテナ６が接続されている。
【００１５】
アンテナ１を用いて受信したラジオ放送信号ないし無線信号は高周波受信部２によって増幅され、フィルタリングされ、中間周波数に逓降混合されまたディジタル化される。そのようにして生じたディジタルデータストリームはプロセッサ３によって先ず可能な同期について検査される。このために先ずプロセッサ３はＤＡＢ信号を最初に受信した際に、ＤＡＢフレームにおけるゼロシンボルを用いて粗い同期が行われる。粗い時間同期が成功した後、プロセッサ３は精密な同期をＴＦＰＲシンボルを用いて実施し、周波数ずれ、時間ずれ及び起こりうる位相ずれを検出する。
【００１６】
アンテナ６を用いることにより、種々の人口衛星から送信されるＧＰＳ信号が受信され、このＧＰＳ信号はＧＰＳ受信機５において使用される。ＧＰＳ受信機５はこの信号を用いて、本発明による受信機の目下の位置及び正確な時間クロックをプロセッサ４に供給する。プロセッサ４は、無線受信機の連続した位置検出を使用することによりＧＰＳデータから速度ベクトルを計算し、プロセッサ４は本発明による無線受信機の搭載クロックが設定値に相応するか否かを算出する。これらのデータはプロセッサ３に伝送されるので、プロセッサ３はフィルタしかも予測装置、ここではカルマンフィルタを使用することにより、周波数ずれ、時間ずれ、位相ずれを補正する。
【００１７】
そうのようにして同期されたＤＡＢデータはオーディオ復号部７に伝送され、このオーディオ復号部７はまさしくＤＡＢデータのオーディオ復号を行う。このオーディオ復号部７はここでは比較的高い速度を達成するためにハードウェアで実現されており、これはプロセッサでもインプリメント可能である。ディジタルオーディオデータはオーディオ復号部によってアナログのオーディオ信号に変換され、これらの信号はオーディオアンプ８に伝送され、このオーディオアンプ８はオーディオ信号を増幅するので、このオーディオ信号をスピーカ９を用いて再生することができる。
【００１８】
図２には本発明による方法がフローチャートで示されている。ステップ１０では、ディジタルラジオ放送信号すなわちＤＡＢ信号が受信され、ゼロシンボルへの粗い同期が行われる。ステップ１１では、プロセッサ３においてＴＦＰＲシンボルを用いた精密な同期が行われ、周波数ずれ、時間ずれ及び位相ずれが計算される。ステップ１２では、ＧＰＳ受信機５及びアンテナ６を用いてＧＰＳデータが算出されるので、ＧＰＳ受信機５は目下の位置及び正確な時間クロックを算出することができる。したがってステップ１３では、本発明による無線受信機の搭載クロック及び本発明による無線受信機の速度が算出される。ステップ１４では、これらのデータが周波数ずれ、時間ずれ及び位相ずれを補正するために使用される。ステップ１５では、チャネル符号化及びソース符号化を実施することにより、同期されたデータの処理が行われる。ステップ１６ではオーディオデータが再生される。
【００１９】
択一的にＤＡＢを用いてマルチメディアデータを受信することが可能であり、これらのマルチメディアデータは相応に復号され、表示装置に表示される、ないしスピーカでもって再生される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による無線受信機のブロック回路図である。
【図２】
本発明による方法のフローチャートである。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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