CN109691047B - 调幅无线电信号的调制的标准化测量方法和用于对所述无线电信号进行滤波的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对调幅无线电信号（AM1）进行滤波的方法，所述无线电信号具有通带，所述方法包括：‑将所述无线电信号变换至基带，‑确定靠近中心频率的频率差幅，‑在所述频率差幅内按频率间隔测量无线电信号的水平，‑确定无线电信号中的标准化调制水平，其对应于在所考虑的频率差幅内按频率间隔的水平测量值之和除以中心频率附近计算的基带处的无线电信号的水平测量值，‑将如此确定的标准化噪声水平与预定阈值进行比较，根据所述比较，选择应用于调幅无线电信号的第一滤波器（F）。

Description

调幅无线电信号的调制的标准化测量方法和用于对所述无线 电信号进行滤波的方法

技术领域

本发明涉及限制无线电信号、更确切地说是调幅无线电信号中的噪声的领域，特别是旨在在机动车辆中车载的无线电接收器中实现。

在这种背景下，本发明的目标是一种用于确定调幅无线电信号中的标准化调制水平的方法，尤其是为了确定所考虑的无线电信号是否包括对应于语音的音频信号，以及用于通过实现动态选择性来对该调幅无线电信号进行滤波的方法。

背景技术

众所周知，无线电接收器、尤其是机动车辆的多媒体系统中的无线电接收器能够接收无线电信号，特别是AM无线电信号，AM是意为“幅度调制/调幅”的“AmplitudeModulation”的缩写。

使由无线电接收器以调制形式接收的这种AM无线电信号经历各种传感器和匹配滤波，使得能够在良好的条件下播放对应的经解调的无线电信号，尤其是在机动车辆的驾驶室中。

本领域技术人员已知由匹配的无线电接收器接收以便被解调然后播放给听者的AM（即调幅）无线电信号的工作原理。

如此，AM无线电信号包括信号载波p(t)，其具有频率f_p，满足以下方程：

以及要发射的消息m(t)，其满足以下方程：

对应的调制信号y(t)于是满足以下方程：

，亦即：

。

图1中示出了从出自由多个频率构成的消息m(t)的频谱的角度的、作为频率F的函数的、包括消息m(t)的调制信号y(t)的傅立叶变换FFT的幅度。

为了解调AM无线电信号，使AM无线电信号返回基带，使得消息m(t)处于以0 Hz为中心，如图2中所示。

一个已知问题在于，可以导致AM无线电信号包括对应于语音或者对应于比如音乐之类的更复杂的音频内容的消息m(t)。

众所周知，“语音”类型的音频信号几乎不被调制，并且具有非常窄的有效通带。与之相反，“音乐”类型的音频信号具有较强调制并且具有宽的有效通带。

然而在实践中，调幅无线电信号通常包括“语音”类型的音频信号。

已知的调幅无线电信号滤波技术的一个缺点在于，语音类型的音频信号未被充分滤波。实际上，在例如电话会话期间发射交谈者的语音的AM无线电信号中，当交谈者停止说话时，AM无线电信号中仅剩下它所包括的噪声。由于现有技术中应用的滤波器主要涉及到高频，因此该噪声并未被滤波。

发明内容

因此，根据本发明，提供了根据动态选择性技术在对接收到的AM无线电信号进行解调之前对其进行特殊滤波，以便处理没有更多信号调制的情况，该情况通常在“声音”类型的信号中遇到。

特别地，本发明提出了一种用于在基带下执行低频调制的标准化测量的方法，低频亦即靠近调幅无线电信号的中心频率，以便使得能够确定所述无线电信号是否包括由语音或更复杂的音频信号（比如音乐）构成的消息、或者该无线电信号是否不包括没有调制的消息。

本发明还旨在一种用于对AM无线电信号进行滤波的方法，其使得能够在解调所述无线电信号之前根据按照上述方法确定的标准化调制水平对所述无线电信号进行优化滤波。

如果调制较弱，则因此实现非常窄的滤波器，以免经滤波的无线电信号包括在例如电话会话期间当交谈者停止说话时被播放给听者的底噪。

为此，更确切地说，本发明的目的在于一种用于测量调幅无线电信号中的标准化调制水平的方法，所述无线电信号具有通带和载波，所述方法包括：

- 将所述无线电信号变换至基带，使得作为频率的函数的所述无线电信号的傅立叶变换表示具有以等于0 Hz的中心频率为中心的通带，

- 确定靠近中心频率的频率差幅，

- 在所述频率差幅内按频率间隔来测量无线电信号的水平，

- 确定无线电信号中的标准化调制水平，所述标准化调制水平对应于在所考虑的频率差幅内按频率间隔的水平测量值之和除以对应于调幅无线电信号的载波水平的等于0Hz的中心频率附近计算的基带处的无线电信号的水平测量值。

因此，根据本发明的方法使得能够在解调调幅无线电信号之前确定调幅无线电信号中的标准化调制水平。

根据一个实施例，频率差幅被包括在200 Hz与1.5 kHz之间。

本发明还旨在一种用于对调幅无线电信号进行滤波的方法，其包括实现如前文简述的用于测量调幅无线电信号中的标准化调制水平的方法，并且还包括：

- 将如此确定的标准化调制水平与预定阈值进行比较，

- 根据所述比较，选择应用于调幅无线电信号的第一滤波器。

借助于本发明，因此可以在调幅之前对调幅无线电信号实现动态选择性，以便当所述无线电信号包括“语音”类型的音频信号时以改进的方式从其中滤除噪声。

根据一个实施例，滤波方法还包括选择与第一滤波器关于被变换至基带的调幅无线电信号的中心频率对称的第二滤波器，将其应用于所述调幅无线电信号。

根据一个实施例，调幅无线电信号包括由以人声形成的音频信号构成的消息。

有利地，实时地选取第一滤波器，以确保调幅无线电信号中的动态选择性。

根据一个实施例，第一滤波器是有限脉冲响应滤波器。

本发明还旨在一种调制传感器，其被配置成在频率差幅内按频率间隔测量调幅无线电信号中的水平，并且确定所述频率差幅内的无线电信号的标准化调制水平，所述标准化调制水平对应于在所述频率差幅内按频率间隔的水平测量值之和除以等于0 Hz的中心频率附近的基带处的无线电信号的水平测量值，以便实现如前文简述的用于测量标准化调制水平的方法。

本发明还旨在包括如前文简述的调制传感器的无线电接收器。

本发明还旨在包括如前文简述的无线电接收器的机动车辆。

附图说明

通过阅读仅作为示例给出的以下描述并参考附图，将更好地理解本发明，在附图中：

- 图1示出了作为频率的函数的调幅信号的傅立叶变换FFT的简化图；

- 图2示出了被返回至基带的调幅信号的这种傅立叶变换的简化图；

- 图3示出了作为频率的函数的调幅无线电信号水平L的曲线图，其被返回至基带，所述无线电信号包括由以音乐形成的音频信号构成的消息；

- 图4示出了作为频率的函数的调幅无线电信号水平L的曲线图，其被返回至基带，所述无线电信号包括由以语音形成的音频信号构成的消息。

应当注意，附图详细地呈现了本发明以便使得能够实现本发明，当然，所述附图也能够用于更好地限定本发明。

具体实施方式

介绍了根据本发明的用于确定AM无线电信号中的标准化调制水平的方法和对应的滤波方法，其主要用于在机动车辆中车载的多媒体系统的无线电接收器中实现。

然而，目的也在于本发明在任何其他技术领域、特别是在任何类型的AM无线电接收器中的实现。

在接下来的描述中，与AM无线电信号的接收相关地介绍本发明，所述AM无线电信号由例如车辆中车载的AM无线电接收器在专用于这些信号且按照本地标准组织的一组频带的情况下接收。

众所周知，调幅无线电信号的频谱宽度是标准化的，例如欧洲为9 kHz，并且北美为10 kHz。

在欧洲，在实践中，对应音频信号的通带通常为4.5 kHz。但是有些发射器具有扩宽的通带，其通带可能高达9 kHz。

在本发明的上下文中，借助于用于调制AM无线电信号中的水平（其被返回至基带）的传感器，关注于靠近中心频率（即，处于基带的AM无线电信号表示中的0 Hz）的低频可用来评估在接近所述中心频率的频率差幅内的所述信号的调制。

目的在于确定包括在无线电信号AM1中的音频消息是否具有窄的有效通带，如图4中所示，这将是“语音”类型的音频信号的特征或者至少是无线电信号中没有调制的特征，或者是否具有宽的有效通带，如图3中所示，这将是“音乐”类型的音频信号的标志。

在存在“音乐”类型的音频信号的情况下，如图3中所示，使用宽滤波器F1、F1'。

相反，在存在“语音”类型的音频信号的情况下，如图4中所示，其在靠近中心频率的所考虑的频率差幅R中几乎不被调制，根据本发明，可以选择窄滤波器F、F'并将其应用于无线电信号AM1。

根据本发明，在其中评估调制水平的频率差幅较窄并且位于靠近中心频率。在实践中，例如，分析了200 Hz - 1.5 kHz的频率差幅。

应当注意，在实现根据本发明的滤波方法的情况下，优选地根据特殊情况对应当在其中测量无线电信号AM1的水平的频率差幅进行微调。

参考图3和图4，根据本发明的用于确定标准化调制水平的方法因此提供了在所考虑的频率差幅R内按频率间隔测量被变换至基带的无线电信号AM1的水平，所考虑的频率差幅R靠近所述无线电信号AM1的中心频率。

根据本发明，水平传感器因此被配置成在位于靠近无线电信号AM1的中心频率的预定频率差幅R内按频率间隔测量无线电信号AM1的水平。

通常，可以选取在被变换至以0 Hz为中心的基带的无线电信号AM1上的以下频率差幅R：被包括在200 Hz与1.5 kHz之间的频率差幅R、或甚至被包括在200 Hz与2 kHz之间的频率差幅R。

应当注意，优选地适配在其中测量无线电信号的水平的频率差幅R，尤其是借助于调节器的存在，以便虑及有效接收的无线电信号AM1的物理特性。

同样，可以适配用于测量无线电信号AM1的水平的测量点的数量。根据作为非限制性例示给出的一个实施例，通常在从200 Hz到1.5 kHz、或甚至从200 Hz到2 kHz的频率差幅R内进行无线电信号AM1的水平的16次测量，如上所述。

参考图3和图4，根据本发明，因此在预定频率差幅R内按频率间隔执行多次水平测量。将这些水平测量值相加，并将该加和的结果除以对应于无线电信号AM1的载波水平的被变换至等于0 Hz的中心频率附近的基带的无线电信号AM1的水平测量值。该除法的结果即构成了无线电信号AM1中的调制水平的标准化测量。

继续参考图3和图4，根据本发明，将标准化调制水平与预定义的阈值进行比较，以便使得能够选取要在未解调无线电信号AM1之前应用于无线电信号AM1的滤波器F1、F1'或者是F、F'。

所选滤波器通常选自包括所考虑的无线电接收器的系统中的多个可用滤波器。根据一个实施例，该系统包括位于通带顶部的三个滤波器F、F1和位于通带底部的三个滤波器F'、F1'。根据一个实施例，所选定的（一个或多个）滤波器是有限脉冲响应滤波器，本领域技术人员通常将其表示为缩写FIR，即英语的“Finite Impulse Filter（有限脉冲响应滤波器）”。

在这种情况下，在通带的每一侧通常存在5 kHz的宽滤波器，3 kHz或者说-3 kHz的滤波器F1、F1'，以及1 kHz或者说-1kHz的滤波器F、F'。

根据本发明，预定阈值被配置成使得如果在所考虑的频率差幅内计算的标准化调制水平低于预定阈值，则这意味着无线电信号AM1包括“语音”类型的音频信号或者无线电信号AM1不包括所考虑的频率差幅内的没有显著调制的相关信息。因此，如图4中所示，所选滤波器F较窄。这同样适用于关于中心频率与滤波器F对称的第二滤波器F'，其也优选地被应用于调幅无线电信号AM1。

根据本发明，根据信号中的标准化调制水平实时地选择要使用的（一个或多个）滤波器使得能够在解调无线电信号AM1之前在接收到的无线电信号AM1中实现最佳动态选择性。

此外要明确的是，本发明不限于上述实施例，并且可以有本领域技术人员可想到的变型。

Claims (8)

1.用于对调幅无线电信号（AM1）进行滤波的方法，包括实现用于测量调幅无线电信号（AM1）中的标准化调制水平的方法，所述调幅无线电信号（AM1）具有通带和载波，所述测量方法包括：

- 将所述调幅无线电信号（AM1）变换至基带，使得作为频率的函数的所述无线电信号的傅立叶变换的表示具有以等于0 Hz的中心频率为中心的通带，

- 确定被包括在200 Hz与1.5 kHz之间的频率差幅，

- 在所述频率差幅内按频率间隔测量调幅无线电信号（AM1）的水平，

- 确定调幅无线电信号（AM1）中的标准化调制水平，所述标准化调制水平对应于在所考虑的频率差幅内按频率间隔的水平测量值之和除以对应于调幅无线电信号（AM1）的载波水平的等于0 Hz的中心频率附近计算的基带处的调幅无线电信号（AM1）的水平测量值，

所述滤波方法还包括：

- 将如此确定的标准化调制水平与预定阈值进行比较，

- 根据所述比较，选择应用于调幅无线电信号（AM1）的第一滤波器（F）。

2.根据前一权利要求所述的用于对调幅无线电信号（AM1）进行滤波的方法，还包括选择与第一滤波器（F）关于被变换至基带的调幅无线电信号（AM1）的中心频率对称的第二滤波器（F'），将其应用于所述调幅无线电信号（AM1）。

3.根据权利要求1至2中的一项所述的用于对调幅无线电信号（AM1）进行滤波的方法，其中，调幅无线电信号（AM1）包括由以人声形成的音频信号构成的消息。

4.根据权利要求1至2中的任一项所述的用于对调幅无线电信号（AM1）进行滤波的方法，其中，实时地选取第一滤波器（F），以确保调幅无线电信号（AM1）中的动态选择性。

5.根据权利要求1至2中的任一项所述的用于对调幅无线电信号（AM1）进行滤波的方法，其中，第一滤波器（F）是有限脉冲响应滤波器。

6.调制传感器，其被配置成在频率差幅内按频率间隔测量调幅无线电信号（AM1）中的水平，并且确定所述频率差幅内的无线电信号（AM1）的标准化调制水平，所述标准化调制水平对应于在所述频率差幅内按频率间隔的水平测量值之和除以等于0 Hz的中心频率附近的基带处的无线电信号（AM1）的水平测量值，以便实现根据权利要求1所述的用于测量标准化调制水平的方法。

7.无线电接收器，其包括根据前一权利要求所述的调制传感器。

8.机动车辆，其包括根据前一权利要求所述的无线电接收器。

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