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Um die Vorteile von SBSP trotzdem einsetzen zu können, muss ein anderer Algorithmus als die FFT
verwendet werden. Im Pocket kommt eine skalierbare Zeit-Frequenz-Transformation zum Einsatz, die 4
mal schneller als die FFT arbeitet. Im Beispiel könnten also fehlerfreie Spektren mit 1 Hz Auflösung aus
einer Signaldauer von 0,25 s erzeugt werden. Oder 10 Hz Auflösung mit 40 S/s, 20 Hz mit 80 S/s usw. Das
entspricht in etwa den Anforderungen an eine ausreichende Signalqualität.
Damit kann der dieser Algorithmus zur Signalverarbeitung (Filterung, Demodulation) in Geräten eingesetzt
werden, die keine HiFi-Audioqualität benötigen (Handfunkgeräte, Amateurfunkgeräte, einfache AM-
Rundfunkempfänger usw.). Er bietet enorme Vorteile bei der Selektivität und Flexibilität (feinstufige und
weitreichende Einstellbarkeit von Parametern und einfache Realisierung von Zusatzfunktionen wie Notch-
und Rauschfilter).
Zur direkten Signalverarbeitung von FM-modulierten Signalen ist er jedoch (noch) nicht einsetzbar. Das
würde noch viel höhere Spektrenraten bei ebenfalls weit erhöhter Auflösung erfordern. Ein Fall für die
Zukunft. Die Filterung und FM-Demodulation erfolgt deshalb im Pocket herkömmlich im Zeitbereich auf der
Basis einzelner Samples.
Allerdings kann die SBSP auch vorteilhaft im Stereodecoder und im RDS-Decoder eingesetzt werden. Hier
geht es größtenteils um die Verarbeitung schmalbandiger Signale ohne hohe Datenraten (mit Ausnahme
des Differenzsignals).
Stereodecoder
Die Aufgabe des Stereodecoders ist eigentlich keine Decodierung, sondern eine Demodulation. Das im
MPX-Signal vorhandene Differenzsignal in Form einer Zweiseitenbandmodulation mit unterdrücktem
Träger bei 38 kHz muss demoduliert und mit dem Summensignal verrechnet werden. Daraus entstehen
dann der linke und der rechte Audiokanal.
Das Hauptproblem dabei ist das Fehlen des Trägers (genannt „Hilfsträger") zur AM-Demodulation des
Differenzsignals. Statt dessen ist im MPX-Signal der sogenannte Pilotton enthalten (im MPX-
Spektrogramm des Pocket immer gut sichtbar). Seine Frequenz beträgt genau die Hälfte der des nötigen
Hilfsträgers und seine Phase (Zeitpunkt der Nulldurchgänge) entspricht genau der des nötigen Hilfsträgers.
Dieser kann also aus dem Pilotton erzeugt („regeneriert") werden.
Die exakte Regeneration des Hilfsträgers hinsichtlich Frequenz, Phase und Amplitude ist dabei essentiell
für die Genauigkeit der Demodulation des Differenzsignals und damit der Qualität des L/R-Stereosignals.
(Natürlich auch die Exaktheit der Demodulation und des Differenzsignals selbst. Letzteres ist stark
abhängig von Filter und FM-Demodulator.)
Alle gängigen Regenerationsverfahren erzeugen mehr oder weniger starke Fehler der 3 Parameter. Sie
resultieren vor allem daraus, dass auf verschiedenen Frequenzen gearbeitet werden muss (19 kHz → 38
kHz, Mischung auf 0 Hz) und unterschiedliche Filter (Bandpass, Tiefpass) verwendet werden müssen.
Diese bringen abweichende Phasen- und Amplitudengänge ein. Ein digital arbeitendes System kann einige
dieser Fehler vermeiden. Vor allem sind sie darin konstant und vorhersagbar und deshalb durch
Kompensationen stabil korrigierbar.
Die SBSP-Arbeitsweise des Pocket ermöglicht die Differenzsignal-Demodulation ohne jede künstliche
Regeneration eines Trägersignals. Es ist nur der originale Pilotton erforderlich. Der kann vorteilhafterweise
äußerst schmalbandig und damit sehr stör- und rauscharm direkt aus der SBSP entnommen werden. Er
stellt ja „nur" eine einzelne Spektrallinie dar, die verwendet werden soll. Alles andere drum herum wird
einfach weggelassen (numerisches Auswahlprinzip anstelle von Filterspezifikationen).
Weiterhin ist die „Spektrallinie" Pilotton keine bestimmte Frequenz mehr, sondern ein sogenanntes IQ-
Signal (mathematisches Signal in Form komplexer Zahlen) mit der Sollfrequenz 0 Hz. Auch das
Differenzsignal kann aus der SBSP so entnommen werden, dass seine Mitte um 0 Hz herum liegt. (IQ-
Signale können im Gegenteil zu realen Signalen negative Frequenzen darstellen, das untere Seitenband
liegt also negativ, das obere positiv um Null herum.) Damit passen beide Signale ohne
Hilfsträgergenerierung zusammen und sind auch schon demoduliert. Es bleibt nur noch die
Phasensynchronisation, welche als einfache Phasenverschiebung des Differenzsignals abhängig von der
Phase des Pilottons durchgeführt wird.
Auch die Amplituden passen aufgrund der relativen Pegel-Genauigkeit der SBSP des Pocket (±0,1 dB)
exakt zusammen sowie zum Summensignal. Eine Korrektur der absoluten Werte kann einfach und stabil
durchgeführt werden. Damit sind Kanaltrennungen weit über 80 dB erreichbar. An dieser Stelle wird
AUSGABE
DATUM
2.13.00
07.07.2023
K & M
NAME
RDR51_BA_V213.PDF
B. Reuter
Burkhard Reuter
Seite 55
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