CN110447173A - 用于减弱互调产物所产生的干扰的方法 - Google Patents

Abstract

用于减弱由互调产物产生的对复用无线电信号的干扰的方法，所述复用无线电信号具有期望的频率，所述方法包括以下步骤：• 实现具有可在第一定值和低于所述第一定值的第二定值之间配置的增益定值的自动增益控制（CAG）；• 配置（CAG+）自动增益控制，使得增益定值等于第一定值；• 检测是否存在对期望的频率的同频扰乱；• 如果检测到对期望的频率的同频扰乱，那么如果自动增益控制起效，则对其进行配置使得增益定值等于第二定值，并且如果自动增益控制未起效，则对其进行配置使得增益定值等于第一定值。

Description

用于减弱互调产物所产生的干扰的方法

技术领域

本发明涉及频率调制无线电信号的接收的领域，尤其是在暴露于由互调产物产生的干扰问题的移动无线电接收器中的接收。

背景技术

常会出现高功率无线电信号的互调产物扰乱期望的低功率无线电信号的这种现象。

本发明旨在能够减弱由互调产物产生的干扰的方法。

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FM无线电信号，FM是“Frequency Modulation”的首字母缩写，意指“频率调制”。

由无线电接收器以调制形式接收到的这种FM无线电信号经历各种传感器和匹配的滤波器，使得可以以良好的条件、尤其是在机动车辆的驾驶室中播放相应的解调无线电信号。

本领域技术人员知道FM（即频率调制）无线电信号被匹配的无线电接收器接收以便被解调然后播放给听众的工作原理。

与经由移动无线电接收器、尤其是集成到机动车辆中的移动无线电接收器来接收FM无线电信号有关的已知问题在于互调现象。

本领域技术人员知道称为互调的现象的原理。在实践中，所讨论的无线电接收器的放大器的缺陷会引起接收到的无线电信号的失真。特别是众所周知，与互调现象有关的失真的特性可以用以下方式来定义：如果频率分别为F1和F2的两个信号进入完美放大器，则输出频率为F1和F2的两个叠加信号。

由于互调现象，除了频率F1和F2之外，不完美的放大器还输出其他频率，即F1-F2、F1 + F2、2×F1-F2、2×F2-F1，以及一般来说，任何m×F1 + n×F2的频率，m和n是有正负号的整数。

这些m×F1 + n×F2的频率是寄生频率。事实证明，此类互调产物可能至三阶（因此涉及到2×F1-F2和2×F2-F1的频率）都特别有害，因为相关功率仍然很高。

为了缓解这个问题，已知的解决方案在于实现自动增益控制技术，该技术位于需要保护的元件之前，需要保护的元件如低噪声放大器（表示为LNA，英语的“Low-NoiseAmplifier”）、混频器或模数转换器。自动增益控制的原理是本领域技术人员已知的。自动增益控制由调节电路来实现，调节电路的功能是限制其输出端处的信号的幅度。

在接收FM无线电信号的情况下，自动增益控制一般来说使得能够避免任何信号过载。

当发生互调现象并且自动增益控制起效时，对所有接收信号的减弱尤其使得能够更大程度地减弱互调产物。

实际上，当自动增益控制对一阶信号引起1 dB的减弱时，三阶的互调产物减弱3dB。

在如下情况时，这种现有技术存在主要缺点：过强的信号由于互调产物会产生与所期望但低功率的无线电信号的频率基本上相等的幻象频率。这会产生同频扰乱，英语称为“cochanel interference（同频干扰）”。

在这种情况下，自动增益控制的实现在某些情况下可能引起减弱，使得期望的弱无线电信号被消除。

在这种情况下，应注意，通常嵌入到车辆的无线电接收器中的用于自动增益控制的装置可能会对接收到的FM无线电信号施加多达-40 dB的减弱。

用于减轻由互调产物产生的问题的另一种已知技术在于扫描整个通带以识别所有的强信号并计算所有的互调产物，以便识别可能存在的“冲突”。然而，该技术需要无线电接收器中的第二调谐器，并且其实现通常需要几十秒，这与用户实际使用无线电接收器、尤其是车辆中车载的无线电接收器的方式不兼容。

发明内容

为了减轻采用自动增益控制的情况下的上述缺点，本发明旨在根据是否存在由互调产物产生的对期望的弱无线电信号的同频扰乱类型的干扰通过动态地改变前文所述的自动增益控制的定值来适配所实现的自动增益控制。

在实践中，根据本发明，如果互调产物产生有碍于期望的无线电信号、特别是低功率无线电信号的同频扰乱，则降低自动增益控制的定值，以便增强施加于接收到的无线电信号的减弱。相反，如果没有检测到由互调产物产生的有碍于期望的无线电信号、特别是低功率无线电信号的任何同频扰乱，那么增大自动增益控制的定值，以便限制施加于接收到的无线电信号的减弱并使得能够接收期望的无线电信号，包括低功率无线电信号。

换句话说，借助于本发明，自动增益控制的定值的标称值可以高于现有技术中的标称值，以便有利于脱敏性能，而一旦检测到同频扰乱和强信号的存在，随后就降低所述定值。

更确切地说，本发明的目的在于一种用于减弱由互调产物产生的对复用无线电信号的干扰的方法，所述复用无线电信号包括期望的频率，所述期望的频率对应于用户希望借助于能够接收频率调制无线电信号的无线电接收器而接收的频率调制无线电信号的频率，所述方法包括以下步骤：

• 实现具有可在第一定值和第二定值之间配置的增益定值的自动增益控制，所述第二定值低于所述第一定值，当接收到的复用无线电信号的增益高于所述增益定值时，激活所述自动增益控制以降低接收到的复用无线电信号的增益，使得在应用了所述自动增益控制之后，所述接收到的复用无线电信号的最高增益低于或等于所述增益定值；

• 配置自动增益控制，使得增益定值等于第一定值；

• 检测是否存在对期望的频率的同频扰乱；

• 如果检测到对期望的频率的同频扰乱，那么如果自动增益控制起效，则配置自动增益控制使得增益定值等于第二定值，并且如果自动增益控制未起效，则配置自动增益控制使得增益定值等于第一定值。

借助于根据本发明的方法，在无线电接收器、尤其是机动车辆中的车载无线电接收器中实现的自动增益控制可以具有较高的第一增益定值，其通常约为88 dB并且在任何情况下都高于现有技术中的增益定值，可以实时地改变自动增益控制的增益定值，以便在检测到互调产物所产生的同频扰乱时采用第二增益定值的值，该值小于第一定值。

这样，假设不存在由互调产物引起的扰乱，改善了能够获取对应于期望频率的弱无线电信号的概率。

有利地，第二定值比第一定值低3 dB到12 dB，优选地低约6 dB。

有利地，第一定值等于88 dB。

根据一个实施例，检测是否存在同频扰乱包括以下步骤：

• 检查所述复用无线电信号是否具有对称通带；

• 检测在预定测量持续时间期间所述复用无线电信号中的多个正噪声尖峰和多个负噪声尖峰并对其进行计数；

• 计算所述多个尖峰中的正或负噪声尖峰的比率；

• 根据所述正或负噪声尖峰的比率来确定表征所述复用无线电信号中存在同频扰乱的概率的分数。

根据一个实施例，检测是否存在同频扰乱包括将复用无线电信号的信噪比与预定阈值进行比较的预备步骤，仅在所述复用无线电信号中的所述信噪比高于所述预定阈值的情况下考虑正或负噪声尖峰，所述预定阈值优选地等于20 dB。

根据一个实施例，所述预定测量时间等于128ms±10ms。

根据一个实施例，所述分数被确定为等于：

其中，是在预定测量持续时间内的平均正噪声尖峰的比率，是在预定测量持续时间内的平均负噪声尖峰的比率，是所考虑的噪声尖峰总数，并且是要确定的比例因子。

本发明还涉及一种无线电接收器，其包括微控制器，所述微控制器被配置成实现如前文简述的方法。

本发明还涉及一种包括如前文简述的无线电接收器的机动车辆。

附图说明

通过阅读以下描述将更好地理解本发明，该描述仅通过示例的方式给出，并且其参考附图，附图示出：

- 图1示出了其中实现了根据本发明的方法的FM无线电接收器的简化示意图，

- 图2示出了用于检测是否存在同频扰乱的系统的示例的原理示意图，

- 图3示出了概述根据本发明的方法的操作的逻辑图。

具体实施方式

下面描述根据本发明的用于减弱由FM无线电信号中的互调产物产生的干扰的方法，其主要旨在实现于机动车辆中的车载多媒体系统的无线电接收器中。

然而，也旨在本发明在任何其他技术领域中的实现，特别是在任何类型的FM无线电接收器中的实现。

本发明的目的在于被实现于接收FM无线电信号的背景中。

参考图1，当无线电接收器1的天线A接收到FM无线电信号时，经由外通带滤波器F对所述FM无线电信号进行滤波，然后在适当的情况下通过自动增益控制装置CAG对其进行减弱，这尤其是为了避免在存在强信号的情况下的任何过载。

然后通过合适的装置X处理该信号，例如使得能够实现其预放大或将其转换成数字格式。通过FM解调器（在图1中标为D）解调该信号，以便提供复用无线电信号MPX。

根据本发明，通过用于检测同频扰乱的存在的系统IMD（该系统在后文详细描述）来分析该复用无线电信号MPX，以便检测可能存在的由互调产物引起的干扰，该分析的结果用于适配自动增益控制CAG的参数选择。实际上，根据本发明，自动增益控制CAG具有可配置的增益定值，其对应于最大增益，超过该最大增益则减弱接收到的FM无线电信号。

在实践中，所讨论的无线电接收器的用户希望收听具有给定频率（称为“期望的频率”）的FM无线电信号。在没有由互调产物引起的干扰导致影响期望的频率的同频扰乱的情况下，根据本发明的方法使得能够为自动增益控制CAG配置较高的增益定值。有利地，这至少使得能够减弱接收到的FM无线电信号，以便尤其是，如果接收到的对应于期望频率的FM无线电信号较弱，则所述信号将不会经历减弱，在现有技术中，这种减弱有消除所述信号的风险。

相反，如果检测到由互调产物引起的干扰的存在（其导致影响期望的频率的同频扰乱），则根据本发明的方法使得能够为自动增益控制CAG配置较低的增益定值。有利地，这使得能够在互调产物引起干扰时更多地减弱接收到的FM无线电信号。

参考图1，众所周知，然后通过立体声解码器DS解码复用无线电信号MPX，之后播放该信号。

由前文可知，本发明包括检测互调产物产生同频扰乱的情况的步骤，以便使得能够实时地、适当地配置应用于接收到的FM无线电信号的自动增益控制的定值。

参考图2，下面介绍用于检测同频扰乱的存在的系统的实施例。

从理论的观点来看，应当注意，这种用于检测同频扰乱的系统的工作原理参考了文献“C.CHAYAVADHANANGKUR等人的Analysis of FM systems with Co-ChannelInterference Using a Click Model（使用点击模型来分析具有同频干扰的FM系统），IEEE通信学报”，其中作者探讨了经受同频扰乱影响的信号中的噪声的随机性。

因此已经证明，在FM无线电信号中，噪声可以被分解成白噪声和“点击噪声（clicks noise）”（意指“噪声尖峰”）之和，点击噪声对应于脉冲噪声，其形成FM无线电信号中的“狄拉克”噪声。这通常产生于所讨论的无线电接收器的解调器“跳”到邻近的无线电信号时，所述邻近的无线电信号涉及到相邻无线电信号（即在频率上邻近）或同频信号（即处于同一频率上）或甚至由多路径现象而产生的信号。

然而，可以从统计上分析这些噪声尖峰的分布，以便识别同频扰乱的可能存在。

因此，从理论的观点来看，特别是已在前面引述的C.CHAYAVADHANANGKUR等人的文献中证实了，同频扰乱的存在会导致在所讨论的无线电接收器的解调器的输出处存在具有高信噪比的项，该项可以由基础项加上“点击噪声”——即正和负的噪声尖峰，其随机且独立地产生——构成。

在信噪比足够的情况下，并且只要所述复用无线电信号的通带是对称的，正和负噪声尖峰的出现就遵循具有相似的尖峰发生率的两个独立的泊松分布。换句话说，在足够长的预定时间范围内检测到的正噪声尖峰的数量和检测到的负噪声尖峰的数量基本相等。

如图2所示，用于检测复用FM无线电信号MPX中的同频扰乱的系统形成同频扰乱传感器。用于检测同频扰乱的系统优选地包括用于去除复用FM无线电信号MPX的基线的零相位低通滤波器LPF0，以便能够经由尖峰检测装置QPD最佳地检测尖峰而不引入任何相移。

借助于用于检测复用无线电信号MPX中的尖峰的装置QPD，用于检测正尖峰或者是负尖峰并对其进行计数的装置D+和D-使得能够确定在预定时间窗口内的复用无线电信号MPX中的正或者是负噪声尖峰（也称为“点击噪声”）的数量N+和N-。

用于检测同频扰乱的系统还包括判定装置CCL，其能够根据在预定的时间窗口内检测到的正和负“点击噪声”的数量N+和N-来确定表征复用无线电信号MPX中存在同频扰乱的概率的分数。如上文可见，如果检测到的正“点击噪声”的数量N+和检测到的负“点击噪声”的数量N-接近，则同频扰乱的概率较高。

所示的用于检测同频扰乱的存在的系统、用于确定是否正在发生同频扰乱的判定装置CCL还考虑了信噪比C/N的值。此外，用于确定是否正在发生同频扰乱的判定装置CCL检查复用无线电信号MPX是否具有对称通带BW。在相反的情况下，判定装置认为它们不能确定是否正在发生同频扰乱。

这样，这种用于检测复用FM无线电信号MPX中的同频扰乱的存在的系统包括计算机，该计算机包括计算装置和集成存储器以及用于检测正和负噪声尖峰的装置，其使得能够实现前述同频扰乱检测方法，以形成同频扰乱传感器。

借助于这种用于检测同频扰乱的存在的系统，可以识别其中互调产物产生这种同频扰乱而自动增益控制却起效的情况。

因此，图3呈现了表示根据本发明的方法的操作的逻辑图，该方法旨在优化对由互调产物产生的干扰的减弱。

在步骤E1中，不断地搜索同频扰乱的可能存在。

如果在步骤E1中没有检测到任何同频扰乱，则根据本发明的方法不继续。这在图3中由该方法的否定输出表示，在图3中标记为N。

如果在步骤E1中检测到了针对期望的频率正在发生同频扰乱，则在步骤E2中检查自动增益控制是否起效。

如果在步骤E2中观察到自动增益控制不起效，则在步骤CAG+中，该方法包括将自动增益控制CAG的增益定值设置为具有较高的值的第一增益定值。例如，第一增益定值可以等于88 dB。

如果相反，在步骤E2中观察到自动增益控制起效，而在步骤E1中却检测到了针对期望的频率的同频扰乱，则该方法包括将自动增益控制CAG的增益定值设置为具有低于第一增益定值的值的第二增益定值的步骤CAG-。例如，第二增益定值可以等于82 dB。

总之，本发明提出在FM无线电接收器中实时地改变自动增益控制的可配置增益定值，根据是否检测到互调产物引起的同频扰乱的存在来改变所述增益定值。

借助于本发明，在没有由互调产物引起的这种同频扰乱的情况下，所述自动增益控制的增益定值可以非常高，并且当检测到这种同频扰乱的存在时，所述增益定值可以较低。

还要明确的是，本发明不限于上述实施例，并且本领域技术人员可容易地想到其变型。

Claims (9)

1.用于减弱由互调产物产生的对复用无线电信号的干扰的方法，所述复用无线电信号包括期望的频率，所述期望的频率对应于用户希望借助于能够接收频率调制无线电信号的无线电接收器而接收的频率调制无线电信号的频率，所述方法包括以下步骤：

• 实现具有可在第一定值和第二定值之间配置的增益定值的自动增益控制，所述第二定值低于所述第一定值，当接收到的复用无线电信号的增益高于所述增益定值时，激活所述自动增益控制以降低接收到的复用无线电信号的增益，使得在应用了所述自动增益控制之后，所述接收到的复用无线电信号的最高增益低于或等于所述增益定值；

• 配置（CAG+）自动增益控制，使得增益定值等于第一定值；

• 检测（E1）是否存在对期望的频率的同频扰乱；

• 如果检测到对期望的频率的同频扰乱，那么如果自动增益控制起效（E2），则配置（CAG-）自动增益控制使得增益定值等于第二定值，并且如果自动增益控制未起效，则配置（CAG+）自动增益控制使得增益定值等于第一定值。

2.根据前一权利要求所述的方法，其中，第二定值比第一定值低3 dB到12 dB，优选地低约6 dB。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，第一定值等于88 dB。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，检测是否存在同频扰乱包括以下步骤：

• 检查所述复用无线电信号是否具有对称通带；

• 检测在预定测量持续时间期间所述复用无线电信号（MPX）中的多个正噪声尖峰（N+）和多个负噪声尖峰（N-）并对其进行计数；

• 计算所述多个尖峰中的正或负噪声尖峰的比率；

• 根据所述正或负噪声尖峰的比率来确定表征所述复用无线电信号（MPX）中存在同频扰乱的概率的分数。

5.根据前一权利要求所述的方法，其中，检测是否存在同频扰乱包括将复用无线电信号（MPX）的信噪比与预定阈值进行比较的预备步骤，仅在所述复用无线电信号（MPX）中的所述信噪比高于所述预定阈值的情况下考虑正或负噪声尖峰，所述预定阈值优选地等于20dB。

6.根据权利要求4至5中的一项所述的方法，其中，所述预定测量时间等于128ms±10ms。

7.根据权利要求4至6中的一项所述的方法，其中，所述分数被确定为等于：

其中，是在预定测量持续时间内的平均正噪声尖峰的比率，是在预定测量持续时间内的平均负噪声尖峰的比率，是所考虑的噪声尖峰总数，并且是要确定的比例因子。

8.无线电接收器（1），其包括微控制器，所述微控制器被配置成实现根据前述权利要求中的一项所述的方法。

9.机动车辆，其包括根据前一权利要求所述的无线电接收器。