CN102246418A - 无线电设备中的同信道干扰检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种配置调谐器的方法包括采样无线电频率以及测量所述被采样频率的至少一个信号质量度量。根据所述至少一个信号质量度量的测量值来确定在所述被采样频率上是否存在同信道干扰。如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上不存在同信道干扰，则将所述被采样频率选为调谐器的工作频率。

Description

无线电设备中的同信道干扰检测方法和装置

技术领域

本发明涉及用于操作在车辆中使用的无线电设备的方法，更具体地说，本发明涉及在车辆中所使用的无线电设备中避免调谐到信号质量差的频率上的方法。

背景技术

当两个或更多个电台在同一个频率上广播不同音频内容时，在无线电头单元中会发生同信道干扰。同信道干扰更有可能发生在信号通常穿过大气层离开而不是被对流层反射回到地球的恶劣天气条件(例如，高压天气条件)下。这尤其适用于调幅(AM)信号。同信道干扰也可能由广播公司的不良网络频率规划引起，导致在局部区域中频率被重复使用。

同信道干扰给人们带来的难题是如何在无线电头单元中正确地识别同信道状况并避开它。无线电头单元的零件市场和OEM DSP芯片解决方案只支持AM而不支持FM(调频)的同信道检测逻辑。这可以解释为什么当前出现在市场上的许多OEM和零件市场无线电设备在像FM自动搜索和FM电台列表更新那样的正常操作期间无法识别同信道干扰。

FM自动搜索涉及从当前调谐到的电台开始跳转到频谱中的频率，直到到达满足可接受场强标准的电台。FM电台列表是调谐器扫描整个频带，并且将满足诸如场强的质量标准的电台填入电台列表中的特征。同信道干扰负面地影响无线电头单元的最终用户的收听音频质量体验，尤其是在诸如FM电台列表和FM自动搜索操作的FM无线电设备操作期间。

典型的FM MPX信号显示在图1中。在这里注意到，立体声信号由频带限于15kHz的信号组成。FM MPX信号向后与FM单声道接收器兼容，使得单声道接收器只利用基带(L+R)。然而，立体声FM解码器利用基带分量(L+R)和(L-R)两者-围绕38kHz载波调制的双侧频带。例如，在欧洲，频率偏差通常是+/-22.5kHz。当与调制音频(高达+/-15kHz)组合时，该频率偏差转变成37.5kHz峰值偏差，或当考虑围绕载波频率的正负调制两者时，转变成75kHz(37.5kHz的两倍)，这相当于欧洲国家的100kHz频率步长。同样，在偏差是+/-75kHz的美国，总计为75kHz+15kHz＝90kHz峰值偏差，或当考虑围绕载波频率的正负调制两者时，为180kHz(90kHz的两倍)，这相当于美国电台与电台之间的200kHz间距。

当无线电头单元调谐到存在同信道干扰的频率上时，FM MPX信号因具有相互重叠，即，相互叠加的两个分立信号而受到污染。两个信号的每一个具有分立音频内容，导致解码器将信号误解成具有严重的多径和超声噪声。然而，出现在实验室和现场两者中的特有现象是：同信道干扰导致高场强(通常在40dBuV以上)，但信号受到污染，由于FM MPX信号受到破坏，信号具有高的多径和/或超声噪声。

上述同信道干扰情形不同于场强依照多径的破坏性和建设性作用而变化的正常多径情况。在同信道干扰的情况下，场强经历建设性叠加，以及信号因FM MPX信号受到“破坏”而呈现高多径行为。

因此，就现有技术而言，既没有预想到也非显而易见的是避免调谐到存在同信道干扰的FM频率上的方法。

发明内容

本发明提供了使无线电头单元识别和避免同信道干扰，从而增强无线电头单元的用户的收听质量体验的方法。

在本发明的一种形式中包含一种配置调谐器的方法，所述方法包括采样无线电频率以及测量被采样频率的至少一个信号质量度量。根据所述至少一个信号质量度量的测量值来确定在所述被采样频率上是否存在同信道干扰。如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上不存在同信道干扰，则将所述被采样频率选为调谐器的工作频率。

在本发明的另一种形式中包含一种配置调谐器的方法，所述方法包括采样无线电频率以及测量被采样频率的多径、超声噪声和场强。根据超过阈值的场强以及多径测量值和超声噪声测量值的组合来确定在所述被采样频率上存在同信道干扰。如果在确定步骤中确定在所述采样频率上不存在同信道干扰，则将所述被采样频率选为调谐器的工作频率。

在本发明的又一种形式中包含一种配置调谐器的方法，所述方法包括采样无线电频率以及测量被采样频率的至少一个信号质量度量。根据所述至少一个信号质量度量的测量值来确定在所述被采样频率上是否存在同信道干扰。如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上存在同信道干扰，则拒绝所述被采样频率作为FM自动搜索操作的停留点，拒绝所述被采样频率作为预置频率列表中的频率，和/或自动调离所述被采样频率并自动调谐到另一个频率。

本发明的一个优点是无线电设备能够确定何时在频率上存在同信道干扰并避免调谐到那个频率。

另一个优点是本发明可通过使调谐器在将在自动搜索操作中停留的频率上更有选择性来帮助自动搜索操作。尤其是，本发明可以帮助避开存在同信道干扰的频率上的假停留点，从而增强用户的收听体验。

又一个优点是可以推广本发明的应用，以便为诸如自动存储预置和动态电台列表的OEM顾客所请求的附加特征提供改善的选择性。例如，自动存储是可以要求无线电设备扫描整个频谱，并且将12个最佳频率存储在RAM上，以便当用户需要时重新调用这些频率的特征。因此，可以只填入具有高质量音频内容并且没有同信道干扰的频率。

进一步的优点是如果用户在长途旅行期间收听电台并且在同一个频率上来自另一个电台的信号也开始被至少部分接收到，则无线电设备能够自动检测同信道干扰并开始例如程序型搜索操作，以调谐到没有同信道干扰的频率。

附图说明

通过结合附图对本发明的实施例作如下详细描述，本发明的上述和其它特征和优点将变得更加明显，并且本发明本身将得到更好理解，在附图中：

图1是典型FM MPX信号的频率分布的图示；

图2A是美国调谐区中的相邻FM无线电频率的图形；

图2B是欧洲和日本调谐区中的相邻FM无线电频率的图形；

图3是例示本发明的无线电系统的一个实施例的方块图；以及

图4是进行质量检查的本发明方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下文公开的实施例无意成为穷举性的，或使本发明局限于在如下描述中所公开的确切形式。而是，选择和描述这些实施例是为了使本领域的普通技术人员可以利用其教导。

在一个实施例中，本发明的方法与数字信号处理器(DSP)结合使用，该DSP能够处理来自调谐器IC的基带频率信号，调谐器IC馈入可以解调FM的10.7MHz上的IF(中频)。除了解调信号，前端DSP还可以进行场强分析、多径和超声噪声确定。

场强测量值提供了信号接收质量的指示，并且有助于确定无线电台在用户附近是否具有良好的信号覆盖。

尽管信号可具有较高的场强，但仍然会受到树木和高楼大厦的反射和/或偏转。这种反射和/或偏转的程度是影响接收质量的被称为“多径”的参数。

无线电台有时可能过调制它们的信号，导致被称为“超声噪声”的相邻信道干扰。例如，在美国，如图2A所示，FM频率相隔200kHz。存在无线电台过调制它的信号越过75kHz调制并超过允许的25kHz保护带，导致在正被调谐到的相邻电台听到该电台的情况。如果DSP在IF解调之后检测到越过150kHz频带的谐波，则DSP通常识别出超声噪声。类似地，在欧洲和日本，如图2B所示，FM频率相隔100kHz。存在无线电台过调制它的信号越过25kHz调制并超过允许的25kHz保护带的情况。

现在参照图3，该图示出了包括可用于处理用户输入的微控制器22的本发明的无线电调谐器系统20的一个实施例。数字信号处理器(DSP)24可以用于提供空中传播的IF输入信号的音频解调。DSP 24还可以用于经由诸如I2C的串行通信协议向主微控制器22提供质量信息参数。所述质量信息参数可以包括多径、相邻信道噪声、和场强。DSP 24可以依靠调谐器IC 26来进行前端RF解调和增益控制。调谐器IC 26还可以将中频输出到可以解调和处理中频的DSP 24。调谐器IC 26可以在将信号转发给DSP 24之前进一步向IF(中频)提供高达6dBuV的增益。如27所指，调谐器IC 26与DSP 24之间的通信可以经由串行通信协议，诸如可以以400kbps工作的I2C。

天线系统28可通信地与调谐器IC 26耦合。天线系统28可以具有例如相位分集的无源天线杆或有源天线杆的形式。

DSP 24可以提供解调的调谐器音频的信号质量参数化，并且经由串行总线30可用于微控制器22。在一个实施例中，串行通信总线30具有400kbps高速I2C的形式。

信号参数化可以包括场强、多径和超声噪声。场强可以给出信号接收的指示，并且可有助于确定无线电台在用户附近是否具有良好的信号覆盖。

尽管信号能够具有较高的场强，但仍然会受到可以由反射/偏转信号的树木和高楼大厦引起的反射。多径参数可以使得能够确定多径的水平，并且可以影响接收质量。

电台可能经常过调制它们的信号，导致相邻信道干扰。例如，在美国，FM频率相隔200kHz。在紧接在当前收听电台之后的相邻电台具有高场强的情况下，相邻信道干扰可以导致超声噪声。高场强可以导致相邻电台的频谱与当前收听电台的频谱重叠，从而引起音频失真。如果DSP在IF解调之后检测到越过150kHz频带的谐波，则DSP通常检测出超声噪声。

本发明的新特征是通过在所关注频率上进行质量检查来识别同信道干扰，以确定其FM MPX信号是否已受到同信道干扰的污染。当无线电头单元被调谐到经受同信道干扰的频率时，FM MPX信号受到污染，使得两个竞争电台的信号的每一个相互重叠或叠加。两个信号的每一个具有分立音频内容，导致解码器将信号误解成具有严重的多径和/或超声噪声。

在本发明的一个实施例中，作为在信号中检测到高场强(即，通常超过40dBuV)以及由于FM MPX信号受到破坏而引起的高多径和/或超声噪声的标志特性的结果，识别同信道干扰。

为了确定信号质量，可以应用包括场强、多径和超声噪声三个参数作为输入的三维质量表。在特定实施例中，质量表中的场强以5dBuV的增量来提供，而多径和超声值以百分之一的分辨率来提供或量化。多径和超声参数可根据标度(0～3级)来量化。

在FM电台列表更新和FM自动搜索操作期间，找出最佳频率的算法可能涉及进行三次质量检查(即，场强、多径和超声噪声)，并且将这些值输入FM质量表中。可以认为场强大于或等于阈值(在特定实施例中为40dBuV)但质量差的任何频率是具有同信道干扰的频率，因此，可以跳过该频率而不作为包括在FM电台列表中的候选者或作为FM自动搜索操作中的停留点。

在一个实施例中，本发明应用感知加权的FM质量表。为了让这一点成为可能，FM质量表可以利用基于质量参数的感知加权。感知加权检查可以利用当前收听电台的差信号接收来进行检查。

在一个实施例中，利用的感知过滤器包括输入场强、多径和超声噪声以及输出质量因子的三维函数。这三个参数可以通过自动递增寄存器从DSP接收到。

在一个实施例中，如从DSP中读取的场强、多径和超声噪声的参数都位于数值从0到100的标称化范围内。创建和存储这些数值的100×100×100质量表将消耗微控制器中的过量ROM存储器。由于通常在0～25％的范围感知到音频失真，所以不需要100％满标操作。根据经验收听测试已经发现，将0～25％范围内的标度值分段地分组可能最有效，因为从用户的角度来看，在24％失真与25％失真之间可能感知不到什么差异。作为标称化来自DSP的多径和超声噪声的一个例子，可以按如下为每个参数将这个0～25％范围划分成0、1或2级：

多径的0级-包含从0到10％的多径值；

多径的1级-包含从10到20％的多径值；以及

多径的2级-包含从20到25％的多径值。

类似地，对于超声噪声，可以以如下方式将0～25％范围划分成0、1或2级：

超声噪声的0级-包含从0到15％的超声噪声值；

超声噪声的1级-包含从15到20％的超声噪声值；以及

超声噪声的2级-包含从20到25％的超声噪声值。

在一个实施例中，范围是可标定的。场强可能是质量表中的最重要参数，因为它与接收强度成比例。场强可以标称化成以5dBuV为单位，并且可以具有80dBuV的最高水平限制，导致16个可能的场强值。

因此，可以将质量表的尺寸设置成16个场强值×3个多径值×3个超声噪声值。但是，这些表尺寸参数是可标定的。质量表可根据车辆所使用的天线类型，即，无源天线、有源天线或分集天线而变化。质量表可以按天线类型而改变的理由可能是由于分集天线对于多径和相邻影响而言更健壮的事实，因为它与有源和无源天线相比更早地切换到更好的天线。

在图4中例示了配置调谐器的本发明方法的一个实施例400。在第一步骤402中，采样无线电频率。在一个实施例中，FM无线电接收器自动调谐到FM频带中的频率。

在步骤404中，为该被采样频率测量多径、超声噪声和场强。在下一个步骤406中，根据超过阈值的场强以及多径测量值和超声噪声测量值的组合来确定在被采样频率上是否存在同信道干扰。在一个实施例中，如果场强值至少为40dBuV以及多径测量值和超声噪声测量值的组合指示信号质量差，则确定在该被采样频率上存在同信道干扰。可以利用查找表来确定多径测量值和超声噪声测量值的哪些组合指示信号质量差以及那些组合不指示信号质量差。

如果在步骤406中确定在该被采样频率上存在同信道干扰，则使操作转到步骤408，在步骤408中拒绝该被采样频率作为FM自动搜索操作的停留点，拒绝该被采样频率作为预置频率列表上的频率，和/或自动调离该被采样频率并自动调谐到另一个频率。

然而，如果在步骤406中确定在该被采样频率上不存在同信道干扰，则使操作转到步骤410，在步骤410中将该被采样频率选为调谐器的工作频率。例如，可以接受该被采样频率作为FM自动搜索操作的停留点，接受该被采样频率作为预置频率列表上的频率，和/或可以自动继续调谐到该被采样频率。

按照本发明的特定实施例，在FM电台列表更新和FM自动搜索操作期间，识别最佳频率的算法涉及进行三次质量检查(即，场强、多径和超声噪声)，并且将这些值输入FM质量表中。可以认为场强大于或等于40dBuV(可标定值)但质量差的任何频率是具有同信道干扰的频率，因此，可以跳过该频率而不作为FM电台列表的候选者或作为FM自动搜索操作中的停留点。

虽然本发明被描述成具有示范性设计，但可以在本公开的精神和范围内对本发明作进一步修改。因此，本申请旨在使用其一般原理覆盖本发明的任何变化、使用、或调整。并且，本申请旨在覆盖像在本发明所属的技术中的已知或习惯做法之内那样的偏离本公开的部分。

Claims (20)

1.一种配置调谐器的方法，包含下列步骤：

采样无线电频率；

测量被采样频率的至少一个信号质量度量；

根据所述至少一个信号质量度量的测量值，确定在所述被采样频率上是否存在同信道干扰；以及

如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上不存在同信道干扰，则将所述被采样频率选为调谐器的工作频率。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包含如下步骤：

针对多个频率重复所述采样、测量和确定步骤；以及

为调谐器选择一组工作频率，所述选择取决于所述确定步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其中，选择一组工作频率的步骤包括：选择一组工作频率，以便使调谐器可以从其接收到可接受质量的信号的广播电台的数量达到最大。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个信号质量度量取决于场强、多径的水平、以及超声噪声中的至少一个。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述确定步骤包含：根据超过阈值的场强以及多径和超声噪声中的至少一个的测量值，确定在所述被采样频率上存在同信道干扰。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包含下列步骤：如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上存在同信道干扰，则拒绝所述被采样频率作为调谐器的工作频率。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述拒绝步骤包含下列步骤中的至少一个：

拒绝所述被采样频率作为FM自动搜索操作的停留点；

拒绝所述被采样频率作为预置频率列表中的频率；以及

自动调离所述被采样频率并自动调谐到另一个频率。

8.一种配置调谐器的方法，包含下列步骤：

采样无线电频率；

测量所述被采样频率的多径、超声噪声、和场强；

根据下列确定在所述被采样频率上存在同信道干扰：

超过阈值的场强；以及

多径测量值和超声噪声测量值的组合；以及

如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上不存在同信道干扰，则将所述被采样频率选为调谐器的工作频率。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包含下列步骤：

针对多个频率重复所述采样、测量和确定步骤；以及

为调谐器选择一组工作频率，所述选择取决于所述确定步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其中，选择一组工作频率的步骤包括：选择一组工作频率，以便使调谐器可以从其接收到可接受质量的信号的广播电台的数量达到最大。

11.如权利要求8所述的方法，进一步包含下列步骤：

如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上存在同信道干扰，则拒绝所述被采样频率作为调谐器的工作频率。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述拒绝步骤包含下列步骤中的至少一个：

拒绝所述被采样频率作为FM自动搜索操作的停留点；

拒绝所述被采样频率作为预置频率列表中的频率；以及

自动调离所述被采样频率并自动调谐到另一个频率。

13.如权利要求8所述的方法，其中，所述确定步骤包含根据下列确定在所述被采样频率上存在同信道干扰：

超过阈值的场强；以及

指示信号质量差的多径测量值和超声噪声测量值的组合。

14.一种配置调谐器的方法，包含如下步骤：

采样无线电频率；

测量所述被采样频率的至少一个信号质量度量；

根据所述至少一个信号质量度量的测量值，确定在所述被采样频率上是否存在同信道干扰；以及

如果在确定步骤中确定在所述被采样频率上存在同信道干扰，则采取如下子步骤中的至少一个：

拒绝所述被采样频率作为FM自动搜索操作的停留点；

拒绝所述被采样频率作为预置频率列表中的频率；以及

自动调离所述被采样频率并自动调谐到另一个频率。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述自动调离所述被采样频率并自动调谐到另一个频率的子步骤包括：自动开始程序型搜索操作以便调谐到另一个频率。

16.如权利要求14所述的方法，进一步包含如下步骤：

针对多个频率重复所述采样、测量和确定步骤；以及

为调谐器选择一组工作频率，所述选择取决于所述确定步骤。

17.如权利要求16所述的方法，其中，选择一组工作频率的步骤包括：选择一组工作频率，以便使调谐器可以从其接收到可接受质量的信号的广播电台的数量达到最大。

18.如权利要求14所述的方法，其中，所述至少一个信号质量度量取决于场强、多径的水平、和超声噪声中的至少一个。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述确定步骤包含：根据超过阈值的场强以及多径和超声噪声中的至少一个的测量值，确定在所述被采样频率上存在同信道干扰。

20.如权利要求14所述的方法，其中，在自动调离子步骤中被自动调离之前，所述被采样频率在被收听的同时被重复地采样。

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