CN108886375B

CN108886375B - 处理装置和方法

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Publication number: CN108886375B
Application number: CN201780021841.2A
Authority: CN
Inventors: 马蒂亚斯·埃哈德
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: EP3398257B1; CN108886375A; EP3398257A1; US20190158196A1; DE102016205609A1; WO2017174237A1; RU2018133123A; HK1256063B; US10686541B2; RU2018133123A3; RU2726933C2; BR112018070499A2

Abstract

本发明公开了一种用于处理无线电信号(9)的处理装置(1)，其包括：多个接收器(2，3)，所述接收器被设计成在预定的频率范围内接收无线电信号(9)并以接收信号(4，5)的形式输出每个信号；检测装置(6)，其被设计成针对每个接收信号(4，5)检测对应的无线电信号(9)中源(10，11)的数量(7)；选择装置(8)，如果在至少一个所述接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则所述选择装置(8)被设计成基于关于各个接收信号(4，5)中源(10，11)的数量(7)的信息选择所述接收器(2，3)中的一个，并转发所选择的接收器的接收信号(4，5)。本发明还公开了一种对应的方法。

Description

处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理无线电信号的处理装置和对应的方法。下面将主要针对飞行器无线电来描述本发明。然而，不言而喻，本发明还可以用于可以处理无线电信号的任何其他领域。

背景技术

飞行器无线电是空中交通管制员能够为各个飞行器提供详细指示的重要媒介。为此，空中交通管制员配备有控制器工作站，其包括耳机、语音通信系统和具有多个接收器的无线电装置。

在飞行器无线电中，通常使用具有两个边带的幅度调制信号。这些信号通常由接收器拾取并转发到相关的控制器工作站。

在该过程中，控制器工作站的语音通信系统通常选择接收最大信号电平的接收器的信号。这种机制也称为最佳信号选择。

发明内容

本发明的目的是改进提供给空中交通管制员的信号的选择。

本发明公开了一种用于处理无线电信号的处理装置和用于处理无线电信号的方法。

因此，提供下述内容：

一种用于处理无线电信号的处理装置，其包括多个(即，两个或更多个)接收器，所述接收器被设计成在预定的频率范围内接收无线电信号并以接收信号的形式输出每个信号。例如，接收器可以是用于飞行器无线电的AM接收器。例如这些接收器可以接收具有两个边带(sideband)的AM调制无线电信号。例如，处理装置还包括检测装置，该检测装置被设计成针对每个接收信号检测对应的无线电信号中源的数量，即，确定无线电信号是否包括来自不同的源的叠加信号。最后，在处理装置中提供选择装置，并且如果在至少一个接收信号中存在多于一个源，则所述选择装置被设计成基于关于各个接收信号中源的数量的信息选择一个接收器，并且例如将所选择的接收器的接收信号转发给向空中交通管制员显示所选择的接收信号的输出系统。

还提供下述内容：

一种用于处理无线电信号的方法，其包括下述步骤：借助于多个接收器在预定的频率范围内接收无线电信号；输出每个接收器的接收信号；针对每个接收信号检测对应的无线电信号中源的数量；如果在至少一个所述接收信号中存在多于一个源，则基于关于各个接收信号中源的数量的信息选择一个所述接收器；以及转发所选择的接收器的接收信号。

发明描述

例如，各个接收器可以被分配给空间公共扇区并且被设置在该扇区内的不同位置处。因此，各个接收器不一定接收相同的无线电信号。例如，无线电信号可以在各个接收器之间具有不同的运行时间。接收的无线电信号的信号强度通常取决于信号源与特定接收器之间的距离。最后，反射和其他叠加可能会影响无线电信号。

因此，可以在不同的接收器处不同地拾取由源发射的无线电信号。

来自两个源的信号(例如，来自两个飞行器的无线电消息)也可以彼此叠加。因此，至少一些无线电消息同时传输。这也可以称为双重传输。

重要的是，在系统中检测到这一点并通知相关的空中交通管制员。

通常，选择具有最大接收电平的接收器的接收信号进行播放。然而，特别是在双重传输的情况下，具有较弱电平的信号因此可能被具有较强电平的信号略微覆盖。例如，在低至约10dB的电平差异下发生这种情况。

借助于根据本发明的检测装置，可以检测这种双重传输装置。为此，例如检测装置可以将每个接收信号变换成频域并且反映AM信号的边带(也称为共轭复信号)。然后，可以从另一个边带中减去反映的边带。在剩余的信号中，例如，然后可以识别第二覆盖信号的载波或信号分量。

本发明基于实际上不自动选择已检测到最大信号电平的接收器的接收信号。

相反，在本发明中，例如，选择降低强信号叠加在弱信号上的可能性的选择标准，使得空中交通管制员不再能够拾取弱信号。

在从属权利要求和参照附图的描述中可以找到有利的实施方式和改进。

在有利的实施方式中，如果在接收信号中存在多于一个源，则检测装置可以被设计成确定与各个源对应的每个信号分量的电平。如果存在多个接收器，则即使无线电信号的源相同，每个接收器也可以接收不同的无线电信号。例如，第一源可以更靠近第一接收器，而第二源可以更靠近第二接收器。因此，在每个接收器处，一个信号可以叠加在另一个上。如果接收信号中的各个信号的电平被确定，则该信息可以被提供给选择装置，并且例如用于选择接收信号。

在另一种实施方式中，如果接收信号中存在多于一个源，则选择装置可以被设计成选择接收信号中各个源的电平差异最小的接收器。例如，电平差异越小，空中交通管制员识别双重传输就越简单。因此，如果选择具有最小电平差异的接收信号，则将空中交通管制员不能听到双重传输的可能性减至最小。

在一种实施方式中，如果在接收信号中存在多于一个源，则选择装置可以被设计成选择接收信号中各个源的电平差异最大的接收器。因此，具有较强电平的信号仅通过具有较弱电平的信号而最小程度地扭曲。例如，这允许空中交通管制员在最佳可能的程度上理解其中一个信号。

在一种实施方式中，处理装置可以包括信号发生装置，如果接收信号中存在多于一个源，则该信号发生装置被设计成产生与所选择的接收信号一起由选择装置输出的警报信号。例如，信号发生装置可以产生可以在接收信号之前或之后播放的听觉警报信号。以这种方式，例如，即使空中交通管制员只听到一个信号，他也可以识别出这是双重传输。特别是当选择装置选择接收信号中各个源的电平差异最大的接收器时，这是有利的。

在一种实施方式中，如果在至少两个接收信号中存在多于一个源，则选择装置可以被设计成确定不同的源的电平是否是不同的接收信号中的最强电平。例如，如果两个接收器在地理扇区的相对端部，则第一飞行器的第一信号可能是在第一接收器处接收到的最强信号。然而，在相对的发射器处，例如来自第二飞行器的第二信号可能是接收到的最强信号。通常，只向空中交通管制员播放(各个信号的)具有最强电平的信号。因此，在某些情况下，空中交通管制员可能不会拾取到第二信号。然而，如果现在确定接收信号中哪个接收信号是接收到的最强信号，则该信息可用于接收信号的进一步分析。

在一种实施方式中，选择装置可以被设计成一个接一个地输出其中不同的源的电平是最强电平的接收信号。例如，如果不同的源由不同的接收信号中的最强信号分量表示，则各个源的信号(即，来自飞行员的无线电消息)都可能从不同的接收信号中检测到。如果现在向空中交通管制员一个接一个地播放两个信号，他可以连续检测到这两个信号。

在一种实施方式中，选择装置可以被设计成使其中不同的源的电平是最强电平(例如，在时域或频域中)的接收信号彼此相减，并输出所得信号。例如，第一接收信号中的第一信号可能仅比第二信号略微更强地接收。因此，信号使彼此扭曲并且可能不再能够被理解。然而，在第二接收信号中，第一信号可能几乎不存在或根本不存在。如果现在从第一接收信号中减去第二接收信号，则所得信号主要包括第一信号的分量，因此这非常容易理解。在播放所得信号之后，可以输出第二接收信号，反之亦然。

在一种实施方式中，处理装置可以包括传输装置，如果在无线电信号中检测到多于一个源，则将该传输装置设计成向对应的源输出警报信号。例如，警报信号可以及时被发送至无线电信号已经叠加的两个飞行器。特别地，警报信号也可以延迟地输出至每个源，使得所讨论的信号的重复传输不会再次导致叠加。

上述实施方式和改进可以以任何期望的方式合理地彼此组合。本发明的另外可能的实施方式、改进和实现方式还包括上文或下文针对实施方式描述的本发明的特征的未明确提及的组合。特别地，本领域技术人员还将各个方面以改进或补充的形式添加到本发明的每个基本形式。

附图说明

下面基于示意图中给出的实施方式更详细地描述本发明，其中：

图1是根据本发明的处理装置的实施方式的框图；

图2是根据本发明的方法的实施方式的流程图；

图3是根据本发明的处理装置的另一种实施方式的框图；

图4是示出频域中的两个叠加信号的图表。

在所有附图中，除非另有说明，否则相同的元件和装置或具有相同功能的元件和装置具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1是根据本发明的处理装置1的实施方式的框图。例如，处理装置1可以集成在机场的空中交通管制系统中。

处理装置1包括多个接收器，其中仅示出了接收器2和3。其他可能的接收器由三个点表示。各个接收器2、3接收无线电信号9(这里仅通过举例的方式由信号分量12、13形成)。在这种情况下，信号分量12、13从各自的飞行器10、11发射并且在接收器2、3处叠加以形成无线电信号9。不言而喻，这种类型的叠加仅在两个信号源10、11实际上同时发射信号12、13时发生。

由于飞行器10、11与各个接收器2、3之间的距离不相同，因此接收器2、3拾取的各个信号分量12、13的信号强度是不同的。在这种情况下，信号强度不仅仅受飞行器10、11到特定接收器2、3的距离的影响。例如，其他因素可包括由于飞行器10、11和接收器2、3之间的不同物体引起的反射或阻尼。

因此，接收器2、3各自输出其中各个信号分量12、13强度不同的不同接收信号4、5。

现在，检测装置6拾取并分析各个接收信号4、5。为此，检测装置6分析各个接收信号4、5并检查它们是否存在两个信号分量12、13。为此目的，例如检测装置6可以将接收信号4、5变换成频域，其中它可以识别较强信号分量12、13的载波20(参见图4)。接下来，可以反映与该载波20对应的边带21、22中的一个，并从另一个边带22、21中减去该边带。然后，可以从剩余信号得出关于是否存在另一个载波23或信号分量24、25的结论。

检测装置6将关于可能的源(即，飞行器10、11)或信号分量12、13的数量7的信息与接收信号4、5一起提供给选择装置8。

基于关于信号分量12、13的数量7的信息，选择装置8现在可以选择输出哪个(哪些)接收信号4、5。然后，例如向空中交通管制员播放这些输出的接收信号4、5。

为了选择要输出的接收信号4、5，选择装置8可以在接收信号4、5内确定与各个源10、11对应的信号分量12、13的电平。在这些电平的基础上，例如选择装置8可以选择其中各个源(即，在这种情况下为飞行器10、11)的电平差异最小的接收信号4、5。这增加了空中交通管制员仅仅因为信号分量12、13之间的扭曲而听到双重传输的可能性。

可替代地，选择装置8可以选择其中各个源(即，在这种情况下为飞机10、11)的电平差异最大的接收信号4、5。这允许空中交通管制员尽可能地理解信号分量12、13中的至少一个。

选择装置8还可以确定不同的源10、11的电平是否是不同的接收信号4、5中的最强电平。例如，这可以通过搜索频域中的最大电平并比较在接收信号4、5中找到的每个最大值的频率来完成。如果这些最大值中的每一个都具有不同的频率，则不同的信号分量12、13在各个接收信号4、5中是主要的。

如果选择装置8在接收信号4、5中的各个信号分量12、13中识别出这种不同的属性，则它可以一个接一个地输出其中不同的飞行器10、11的电平是最强电平的接收信号4、5。

选择装置8还可以使其中不同的源10、11的电平是最强电平的接收信号4、5彼此相减，并输出所得信号。这可以使信号分量12、13的相互扭曲最小化。

例如，第一信号分量可以在第一接收信号中是主要的，而第二信号分量可以在第二接收信号中是主要的。然而，不太主要的信号分量仍然可能导致失真。

选择装置8现在可以包括适当的信号处理，该信号处理可以将主要信号缩放至该信号包含在另一个接收信号中的电平并从中减去它。如上所述，例如可以在频域中确定电平。然后，所得信号仅包括信号分量12、13中的一个，因此非常容易理解。

图2是根据本发明的用于处理无线电信号9的方法的实施方式的流程图。

在第一步骤S1中，通过多个接收器2、3在预定的频率范围内接收无线电信号9。例如，无线电信号9可以是幅度调制信号，该信号具有载波20、23、下边带21、24和上边带22、25(参见图4)。对于每个接收器2、3，然后输出接收信号4、5—S2。

在步骤S3中，为每个接收信号4、5确定源10、11的数量7。如果在至少一个接收信号4、5中存在多于一个源10、11，则在步骤S4中选择接收器2、3中的一个，并且转发所选择的接收器2、3的接收信号4、5—S5。

当检测到源10、11的数量7时，可以确定与各个源10、11对应的每个信号分量12、13的电平。在这种情况下，例如，可以确定每个信号分量12、13的载波信号20、23的电平。

然后，可以在选择S4中使用该信息。例如，可以选择接收信号4、5中各个源10、11的电平差异最小的接收器2、3的接收信号4、5。可替代地，例如，在选择S4中，可以选择接收信号4、5中各个源10、11的电平差异最大的接收器2、3的接收信号4、5。

将各个接收信号4、5相互比较还可以提供用于选择各个接收信号4、5的信息。例如，可以确定不同的源10、11的电平是否是不同接收信号4、5中的最强电平。如果是这种情况，则意味着在特定的接收信号4、5中可以更清楚地听到另一个信号。

在这些情况下，可以一个接一个地输出其中不同的源10、11的电平是最强电平的接收信号4、5。另外，也可以使其中不同的源10、11的电平是最强电平的接收信号4、5彼此相减，并输出所得信号。

此外，如果在接收信号4、5中存在多于一个源10、11，则该方法可以提供与所选择的接收信号4、5一起输出的警报信号15的产生。例如，警报信号15也可以输出至源10、11，即，输出至飞行器10、11或它们的驾驶员。

图3是处理装置1的另一种实施方式的框图。与图1中的处理装置1相比，已向图3中的处理装置1加入信号发生装置14和传输装置16。

如果识别出双重传输，则信号处理装置14可以产生警报信号15，例如该警报信号15可以在实际接收信号4、5之前或之后向空中交通管制员播放。同时，传输装置16还可以将警报信号15传输至飞行器10、11，使得其驾驶员也被告知双重传输。

特别是如果选择装置8仅选择其中各个飞行器10、11的电平差异最大的接收信号4、5，则警报信号15可以通知空中交通管制员和驾驶员存在双重传输。

图4是示出频域中的两个叠加信号的曲线图。

第一信号包括载波20，该载波20的第一电平高于第二信号的载波23的电平。每个信号还具有下边带21、24和上边带22、25。

还可以看出，载波20、23的频率相对于彼此移位。因此，下边带21、24和上边带22、25也相对于彼此移位。

当载波20、23的电平差异小至10dB时，具有较低电平的信号可以被另一个信号完全覆盖。因此，空中交通管制员无法拾取它。

如上所述，可以执行到频域的变换来检测第二信号。然后，在频域中，可反映较强载波20的边带(例如边带21)，并从另一个边带22中减去该边带。可以看出，剩余信号不包含第二信号。

尽管以上基于优选实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以以多种方式进行修改。特别地，在不脱离本发明的基本概念的情况下，可以以许多方式改变或修改本发明。

例如，处理装置的各个元件可以包括分立部件和/或一些可以以在计算机上执行的程序的形式实现。

附图标记列表

1 处理装置

2、3 接收器

4、5 接收信号

6 检测装置

7 数量

8 选择装置

9 无线电信号

10、11 源

12、13 信号分量

14 信号发生装置

15 警报信号

16 传输装置

20、23 载波

21、24 下边带

22、25 上边带

S1-S5 方法步骤

Claims

1.一种用于处理无线电信号(9)的处理装置(1)，所述处理装置(1)包括：

多个接收器(2，3)，所述多个接收器被设计成在预定的频率范围内接收叠加的无线电信号(9)并通过多个接收器(2，3)中的每个接收器输出各个接收信号(4，5)，其中叠加的无线电信号(9)包括叠加的来自不同源(10，11)的信号分量(12，13)；

检测装置(6)，其被设计成针对每个接收信号(4，5)通过确定叠加的无线电信号(9)是否包括叠加的来自不同源(10，11)的信号分量(12，13)来检测源(10，11)的数量(7)；

选择装置(8)，如果在所述各个接收信号(4，5)的至少一个中存在多于一个源(10，11)，则所述选择装置(8)被设计成基于各个接收信号(4，5)中检测到的源(10，11)的数量(7)选择所述接收器(2，3)中的一个，并转发所选择的接收器(2，3)的各个接收信号(4，5)。

2.根据权利要求1所述的处理装置(1)，其中，如果在接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则所述检测装置(6)和/或所述选择装置(8)被设计成确定与各个源(10，11)对应的每个信号分量(12，13)的电平。

3.根据权利要求2所述的处理装置(1)，其中，如果在接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则所述选择装置(8)被设计成选择接收信号(4，5)中各个源(10，11)的电平差异最小的接收器(2，3)。

4.根据权利要求2所述的处理装置(1)，其中，如果在接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则所述选择装置(8)被设计成选择接收信号(4，5)中各个源(10，11)的电平差异最大的接收器(2，3)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的处理装置(1)，其包括信号发生装置(14)，如果在接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则所述信号发生装置产生与所选择的接收信号(4，5)一起由所述选择装置(8)输出的警报信号(15)。

6.根据权利要求5所述的处理装置(1)，其包括传输装置(16)，传输装置(16)连接至信号发生装置(14)并且被设计成将警报信号(15)传输至对应的源(10，11)。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的处理装置(1)，其中，如果在至少两个所述接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则所述选择装置(8)被设计成确定不同的信号分量(12,13)是否在不同的接收信号(4，5)中具有最强电平。

8.根据权利要求7所述的处理装置(1)，其中，所述选择装置(8)被设计成一个接一个地输出其中不同的源(10，11)的电平是最强电平的接收信号(4，5)。

9.根据权利要求7所述的处理装置(1)，其中，所述选择装置(8)被设计成使其中不同的源(10，11)的电平是最强电平的接收信号(4，5)彼此相减，并输出所得信号。

10.一种用于处理无线电信号(9)的方法，其包括下述步骤：

借助于多个接收器(2，3)在预定的频率范围内接收(S1)接收叠加的无线电信号(9)，其中叠加的无线电信号(9)包括叠加的来自不同的源(10，11)的信号分量(12，13)；

通过每个接收器(2，3)输出(S2)各个接收信号(4,5)；

通过确定叠加的无线电信号(9)是否包括来自不同源(10，11)的叠加的信号分量(12，13)，针对每个接收信号(4，5)检测(S3)对应的无线电信号(9)中源(10，11)的数量(7)；

如果在所述各个接收信号(4，5)的至少一个中存在多于一个源(10，11)，则基于各个接收信号(4，5)中检测到的源(10，11)的数量(7)选择(S4)所述接收器(2，3)中的一个；以及

转发(S5)所选择的接收器(2，3)的各个接收信号(4，5)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在检测(S3)期间，如果在接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则确定与各个源(10，11)对应的每个信号分量(12，13)的电平。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在选择(S4)期间，如果在一个所述接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则选择其中接收信号(4，5)中各个源(10，11)的电平差异最小的接收器(2，3)的接收信号(4，5)；或者

其中，在选择(S4)期间，如果在一个所述接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则选择其中接收信号(4，5)中各个源(10，11)的电平差异最大的接收器(2，3)的接收信号(4，5)。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，如果在接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则生成警报信号(15)并且与所选择的接收信号(4，5)一起输出所述警报信号(15)。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述选择(S4)期间，如果在至少两个所述接收信号(4，5)中存在多于一个源(10，11)，则确定不同的信号分量(12，13)是否在不同的接收信号(4，5)中具有最强电平；并且

其中，一个接一个地输出其中不同的源(10，11)的电平是最强电平的接收信号(4，5)，或者使其中不同的源(10，11)的电平是最强电平的接收信号(4，5)彼此相减，并输出所得信号。

15.根据权利要求11或12所述的方法，其中，如果在无线电信号(9)中检测到(S3)多于一个源(10，11)，则将警报信号(15)传输至对应的源(10，11)。