DE19610455A1

DE19610455A1 - Noise elimination method for radio receiver

Info

Publication number: DE19610455A1
Application number: DE1996110455
Authority: DE
Inventors: Helmut Flugel
Original assignee: CORCOM COMMUNICATION GmbH
Current assignee: CORCOM COMMUNICATION GmbH
Priority date: 1996-03-16
Filing date: 1996-03-16
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2016-03-17
Also published as: DE19610455C2

Abstract

The noise elimination method for a receiver device such as a radio, involves using a field strength dependent squelch control. The field strength level (3) of the received signal is compared with a pre-set value, and the comparison result is passed to a CPU (10), while at the same time the audio frequency signal is compared with a pre-set value, the result also being passed to the CPU (10). The audio frequency signal is conditioned, sampled and digitised, before being stored in a RAM (11) via the CPU (10). After an adjustable time delay, the signal is accessed again, and converted back into an analogue signal for output to an audio frequency amplifier (14), which is controlled by the CPU (10). The system includes hardware for carrying out the various process steps, including a field strength level (3) indicator and a comparator (4), which has an adjustable input level applied to its positive input.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung für ein Rausch- und Störpegel eliminationssystem und kann insbesondere bei allen Arten von Funkgeräten, Funkempfangsgeräten, Handfunkgeräten und CB-Funkanlagen angewendet werden.The invention relates to a method and Circuit arrangement for a noise and interference level elimination system and can in particular for all species of radios, radio receivers, handheld radios and CB radio systems can be applied.

Es ist bekannt, das Empfangsteil eines Funkgerätes zur Unterdrückung von unerwünschtem Rauschen mit einer Rauschsperre (Squelch) zu versehen. Diese vermeidet unerwünschte Rauscheinbrüche, indem sie den NF-Signalweg erst dann freigibt, wenn der Feldstärkepegel des zu empfangenen Signals eine festgelegte Ansprechschwelle überschreitet. Die Ansprechempfindlichkeit einer derartigen Rauschsperre wird in der Regel individuell am Empfangsgerät eingestellt. Ist die Ansprechschwelle zu hoch gewählt, wird das Empfangssignal nicht gehört, ist sie hingegen zu niedrig gewählt, kann es permanent zu unangenehmen Rauscheinbrüchen kommen.It is known to receive the receiving part of a radio Rejection of unwanted noise with a Squelch. Avoids this unwanted noise spikes by blocking the LF signal path only releases when the field strength level of the received signal a defined response threshold exceeds. The responsiveness of a such a squelch is usually individually on Receiver set. The response threshold is too selected high, the received signal is not heard however, if it is chosen too low, it can permanently unpleasant noise drops.

Aus der DE 33 24 405 ist eine Einrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen bekannt, wobei das Empfangssignal, bestehend aus dem Nutzsignal und einem Störanteil, einem Bandbegrenzer zugeleitet wird. Dieser besteht aus nichtlinearen Schaltungsgliedern sowie einem Bandpaß. In einem folgenden Differenzbildner wird das Ausgangssignal des Bandbegrenzers vom Empfangssignal subtrahiert, so daß am Ausgang des Differenzbildners das vom Störsignal im wesentlichen befreite Nutzsignal anliegt.DE 33 24 405 describes a device for suppression of interference signals known, the received signal, consisting of the useful signal and an interference component, a Band limiter is fed. This consists of non-linear circuit elements and a bandpass. In the output signal is a following difference generator of the band limiter subtracted from the received signal, so that at the output of the difference generator that the interference signal in essential exempted useful signal is present.

Die DE 36 16 323 beschreibt eine Rauschsperre für einen digitalen Empfänger, wobei das Rauschsperrsignal innerhalb eines Rechenprozesses ermittelt wird. Hierzu wird das komplexe digitale Basisbandsignal dem Rechenprozeß unterworfen. Der Rechner führt dabei einen X²-Anpassungstest einer Signalprobe gegen die Verteilungs funktion für das Rauschen durch.DE 36 16 323 describes a squelch for one digital receiver, with the squelch signal inside of a computing process is determined. For this, the complex digital baseband signal to the computing process subject. The computer runs an X² adaptation test a signal test against the distribution function for the noise through.

Die DE 38 17 752 beschreibt im weiteren eine Rauschsperre für einen HF-Empfänger, welcher ein Sperrsignal liefert, wenn im demodulierten analogen HF-Signal ein vorgegebenes Wechselstromkriterium fehlt, oder wenn eine von der ZF abgeleitete analoge Regelspannung ein vorgegebenes Minimum unterschreitet. Zur Realisierung der Schaltungsanordnung werden aufwendige digitale Mittel vorgesehen.DE 38 17 752 further describes a squelch for an RF receiver that delivers a blocking signal, if a predetermined in the demodulated analog RF signal AC criterion is missing, or if one from the ZF derived analog control voltage a predetermined minimum falls below. To implement the circuit arrangement elaborate digital means are provided.

Aus der EP 427 167 ist schließlich eine Schaltungsanordnung zur Rauschminimierung bei Empfangsanlagen bekannt, bei der ein Dämpfungsglied, welches das NF-Signal in Abhängigkeit von der Empfangsfeldstärke zwischen zwei Extremwerten kontinuierlich steuert.Finally, EP 427 167 is a circuit arrangement known for minimizing noise in receiving systems, at an attenuator, which the LF signal depending of the reception field strength between two extreme values continuously controls.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Rausch- und Störpegelelimination bei Funkanlagen anzugeben, welche ein ungewolltes Aufrauschen des Empfangsgerätes unterbindet, übertragungsbedingte Störungen beseitigt sowie eine einfache und kostengünstige Realisierung gestattet. The invention is based on the task Method and a circuit arrangement for noise and Interference level elimination in radio systems to indicate which one prevents unwanted noise from the receiver, transmission-related faults eliminated and a simple and inexpensive implementation allowed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 beschriebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by the characterizing part of claims 1 and 2 described Features resolved. Further configurations result from the subclaims.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht demgemäß vor, das empfangene Signal zu digitalisieren, anschließend eine Ausblendung von Rauschsignalen und Störpegeln durchzuführen und danach das Signal mit einer Zeitverzögerung im Millisekundenbereich wieder freizugeben. Hierzu wird zunächst der Feldstärkepegel durch Vergleich mit einem eingestellten Wert detektiert und einem Rechner zugeleitet wird. Parallel dazu erfolgt eine Rauschdetektion durch Vergleich eines NF-Signalanteils mit einem festen Wert, dessen Ergebnis ebenfalls dem Rechner zugeleitet wird. Gleichzeitig wird ein anderer Teil des NF-Signals digitalisiert, mittels des Rechners abgetastet und in einen RAM eingeschrieben. Nach einer gleichfalls einstellbaren Verzögerungszeit werden die Daten ausgelesen digital/analog gewandelt und einem NF-Verstärker zugeleitet, welcher ebenfalls vom Rechner gesteuert wird.The solution according to the invention accordingly provides that digitize received signal, then a Suppression of noise signals and interference levels perform and then the signal with a Time delay in the millisecond range again to release. First of all, the field strength level detected by comparison with a set value and forwarded to a computer. In parallel a noise detection by comparing one LF signal component with a fixed value, the result is also sent to the computer. At the same time another part of the LF signal is digitized using the Computer scanned and written into a RAM. After a delay time that can also be set the data read out digital / analog converted and one LF amplifier fed, which is also from the computer is controlled.

Das Öffnen der Rauschsperre erfolgt demgemäß durch die Feldstärkedetektion, während das Schließen der Rauschsperre durch die Feldstärkedetektion in Verbindung mit der bei der Rauschdetektion ermittelten Rausch erkennung erfolgt. Eine weiterhin durchgeführte Digitalisierung des Signals, verbunden mit der zeitverzögerten Signalausgabe, verhindert ein unerwünschtes Aufrauschen des Signals und schafft die Voraussetzung für eine softwareseitige Beseitigung von sprunghaften Störungen. Durch ein ebenfalls vorgeschlagenes Kompandersystem ist schließlich auch eine generelle Verbesserung des Rauschabstandes zu erzielen.The squelch is accordingly opened by the Field strength detection while closing the Squelch through the field strength detection in connection with the noise determined during the noise detection detection takes place. A continued one Digitization of the signal associated with the delayed signal output, prevents a unwanted noise of the signal and creates the Prerequisite for software removal of erratic disturbances. By also The proposed compander system is also one to achieve a general improvement in the signal-to-noise ratio.

Die Erfindung soll an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt
Schaltungsanordnung für ein Rausch- und Stör pegeleliminationssystem.The invention will be explained in more detail using the following exemplary embodiment. The accompanying drawing shows
Circuit arrangement for a noise and interference level elimination system.

Gemäß Figur gelangt das Feldstärkesignal 3 vom S-Meter des Empfangsgerätes über den Eingang 2 auf den invertierenden Eingang eines Komparators 4, dessen nichtinvertierender Eingang mit einem eingestellten, konstanten Referenzsignal beaufschlagt wird. Aufgabe des Komparators ist der Vergleich beider Eingangssignale. Wenn die zu messende Größe ungleich dem Referenzsignal ist, springt der Komparatorausgang von einem definierten Pegel auf einen anderen, was als Auswertekriterium herangezogen wird. Das Ausgangssignal des Komparators 4 wird demgemäß einem Rechner (CPU) 10 zugeleitet.According to the figure, the field strength signal 3 passes from the S-meter of the receiving device via input 2 to the inverting input of a comparator 4 , the non-inverting input of which is supplied with a set, constant reference signal. The comparator's task is to compare the two input signals. If the quantity to be measured is not equal to the reference signal, the comparator output jumps from one defined level to another, which is used as an evaluation criterion. The output signal of the comparator 4 is accordingly fed to a computer (CPU) 10 .

Das NF-Signal gelangt über den Eingang 1 einerseits über ein Hochpaßfilter 5 auf den invertierenden Eingang eines zweiten Komparators 7, dessen nichtinvertierender Eingang gleichsam mit einem konstanten Referenzsignal beaufschlagt wird. Ausgangsseitig ist der Komparator 7 ebenfalls mit dem Rechner 10 verbunden. Andererseits gelangt das NF-Signal über ein Tiefpaßfilter 6 auf einen nachgeordneten Kompander 8, welcher das NF-Signal um den Faktor 2 : 1 komprimiert, und wird anschließend vermittels eines Analog/Digital-Umsetzers (ADU) 9 digitalisiert. Der Analog/Digital-Umsetzer ist als 8 Bit-Wandler mit parallelem Datenbus ausgebildet, der sich über eine Lese- und Chipselectleitung vom Rechner 10 wie ein RAM ansprechen läßt. Dem Analog/Digital-Umsetzer 9 ist weiterhin ein Digital/Analog-Umsetzer 12 zugeordnet, welcher über eine Schreib- und Chipselectleitung gleichfalls vom Rechner 10 wie ein RAM angesprochen werden kann. Dem Digital/Analog-Umsetzer folgt ausgangsseitig ein Expander 13, welcher das NF-Signal um den Faktor 1 : 2 wiederum expandiert. Der Expander 13 ist ausgangseitig einem NF-Verstärker 14 mit angeschlossenem Lautsprecher 15 zugeordnet. Der NF-Verstärker 14 wird ebenfalls vom Rechner 10 gesteuert. Dem Rechner 10 ist weiterhin ein Lese/Schreibspeicher (RAM) 11 zugeordnet. Das Hochpaßfilter 5 kann auch als Bandpaßfilter ausgebildet werden.The low-frequency signal passes through input 1, on the one hand, via a high-pass filter 5 to the inverting input of a second comparator 7 , the non-inverting input of which is, as it were, supplied with a constant reference signal. On the output side, the comparator 7 is also connected to the computer 10 . On the other hand, the low-frequency signal passes through a low-pass filter 6 to a downstream compander 8 , which compresses the low-frequency signal by a factor of 2: 1, and is then digitized by means of an analog / digital converter (ADC) 9 . The analog / digital converter is designed as an 8-bit converter with a parallel data bus, which can be addressed by the computer 10 like a RAM via a read and chip select line. The analog / digital converter 9 is also assigned a digital / analog converter 12 which can also be addressed by the computer 10 like a RAM via a write and chip select line. The digital / analog converter is followed on the output side by an expander 13 , which in turn expands the LF signal by a factor of 1: 2. The expander 13 is assigned on the output side to an LF amplifier 14 with a connected loudspeaker 15 . The NF amplifier 14 is also controlled by the computer 10 . A read / write memory (RAM) 11 is also assigned to the computer 10 . The high-pass filter 5 can also be designed as a band-pass filter.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein spezielles Digitalisierungsverfahren vorgeschlagen, welches zunächst die Ansprechkriterien der Rauschsperre ermittelt, gleichzeitig das empfangene Analogsignal digitalisiert, dann eine Ausblendung von Rauschsignalen und Störpegeln vornimmt und schließlich das Signal mit einer definierten Zeitverzögerung wiederum freigibt. With the solution according to the invention a special Digitization process proposed, which initially determines the squelch response criteria, simultaneously digitizes the received analog signal, then a suppression of noise signals and interference levels and finally the signal with a defined Time delay in turn releases.

Zur Feldstärkepegelerkennung wird der externe S-Meteranschluß des Empfangsgerätes genutzt. Der nachgeord nete Komparator 4 vergleicht diesen Pegel mit einem Referenzpegel, welcher einstellbar ist, und teilt dies dem Rechner 10 mit. Zur Rauschdetektion wird das NF-Signal des externen Lautsprecheranschlusses über ein ein Hochpaßfilter 5 dem Komparator 7 zugeführt. Das Hochpaßfilter 5 filtert die komplette Sprache heraus und kann zur weiteren Signalverbesserung auch durch ein Bandpaßfilter ersetzt werden. Die Digitalisierung des NF-Signals wird derart durchgeführt, indem das NF-Signal zunächst über ein ein Tiefpaßfilter 6, welches das NF-Signal von höherfrequenten Signalanteilen befreit, die zur Sprachübertragung nicht erforderlich sind und zumeist nur aus Rauschen bestehen, auf einen Kompander 8 geführt wird. Um den Signal/Rauschabstand durch die Analog/Digital-Umsetzung und Digital/Analog-Umsetzung nicht zu verschlechtern hat der Kompander die Aufgabe, das Signal um den Faktor 2 : 1 zu komprimieren. Als Analog/Digital-Umsetzer wird ein 8 Bit-Wandler mit parallelem Datenbus verwendet, der sich über eine Lese- und Chipselectleitung wie ein RAM vom Rechner 10 ansprechen läßt. Der Rechner 10 tastet das NF-Signal mit einer 4-fach over-sampling-rate ab und speichert diese im RAM 11. Nach einer Verzögerungszeit von ca. 20 bis 100 ms wird das Signal dem Digital/Analog-Umsetzer 12 zugeführt, welcher über eine Schreib- und Chipselectleitung wie ein RAM vom Rechner 10 angesprochen wird. Um die ursprüngliche Dynamik des Signals wieder herzustellen, wird das Signal mittels des Expanders 13 um den Faktor 1 : 2 wieder expandiert. Danach wird es dem NF-Verstärker 14 zugeführt, welcher absolut knackfrei vom Rechner 10 gesteuert wird.The external S-meter connection of the receiving device is used for field strength level detection. The nachgeord Nete comparator 4 compares this level with a reference level, which is adjustable, and tells the computer 10 . For noise detection, the LF signal of the external loudspeaker connection is fed to the comparator 7 via a high-pass filter 5 . The high-pass filter 5 filters out the entire speech and can also be replaced by a band-pass filter for further signal improvement. The digitization of the LF signal is carried out by first leading the LF signal to a compander 8 via a low-pass filter 6 , which frees the LF signal from higher-frequency signal components which are not required for voice transmission and mostly consist only of noise becomes. In order not to deteriorate the signal / noise ratio due to the analog / digital conversion and digital / analog conversion, the compander has the task of compressing the signal by a factor of 2: 1. An 8-bit converter with a parallel data bus is used as the analog / digital converter, which can be addressed by the computer 10 via a read and chip select line like a RAM. The computer 10 samples the LF signal at a 4-fold over-sampling rate and stores it in the RAM 11 . After a delay time of approximately 20 to 100 ms, the signal is fed to the digital / analog converter 12 , which is addressed by the computer 10 via a write and chip select line like a RAM. In order to restore the original dynamic of the signal, the signal is expanded again by a factor of 1: 2 using the expander 13 . Then it is fed to the NF amplifier 14 , which is controlled absolutely free of clicks by the computer 10 .

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet durch die vorgeschlagene Digitalisierung des Signals die softwareseitige Elimination von sprunghaften Störungen, welche in einfacher Weise herausgerechnet werden können. Ferner wird ein plötzliches Aufrauschen, bedingt durch einen Signalabfall, vermieden, durch eine zeitversetzte Ausgabe des Signals.The solution according to the invention allowed by the proposed digitization of the signal software-based elimination of erratic disturbances, which can be easily calculated out. There is also a sudden rush due to a signal drop, avoided, by a delayed Output of the signal.

Das Öffnen der Rauschsperre wird durch die Auswertung der Feldstärke über den Komparator 4 sowie dem Rechner 10 bestimmt, welche die von herkömmlichen Geräten bekannte Hysteresis vermeidet. Das Schließen der Rauschsperre wird hingegen durch die Auswertung von Feldstärke und Rauscherkennung realisiert. Das weiterhin vorgeschlagene Kompandersystem führt zu einer generellen Verbesserung des Rauschabstandes.The opening of the squelch is determined by evaluating the field strength via the comparator 4 and the computer 10 , which avoids the hysteresis known from conventional devices. On the other hand, the squelch is closed by evaluating the field strength and noise detection. The compander system that is still proposed leads to a general improvement in the signal-to-noise ratio.

Mit dem erfindungsgemäßen Rausch- und Störpegel eliminationssystem wird die Rauschansprechschwelle exakt festgelegt mit einer feldstärkeunabhängigen Hysteresis. Es wird eine konstante Lautstärke erreicht sowie ein ungewolltes Aufrauschen des Empfangsgerätes vermieden.With the noise and interference level according to the invention elimination system, the noise response threshold becomes exact fixed with a field strength independent hysteresis. It a constant volume is reached as well as a unwanted noise from the receiving device avoided.

Claims

1. A method for noise and interference level elimination, in particular in the case of receiving devices for radio systems with a squelch dependent on field strength, characterized in that
that the field strength level ( 3 ) of the received signal is first detected by comparing the field strength level with a set value and feeding the result to a CPU ( 10 ),
that the received signal is detected in parallel by comparing the LF signal with a set value and feeding the result to the CPU ( 10 )
and that the LF signal continues to be converted analog / digital in parallel after a companding, scanned by the CPU ( 10 ) and read into a RAM ( 11 ), the data being read out again after a set delay time, converted digital / analog and after Expansion an NF amplifier ( 14 ) are fed, which is also controlled by the CPU ( 10 ).

2. Circuit arrangement for noise and interference level elimination, in particular in the case of receiving devices of radio systems with field-strength-dependent squelch, characterized in that
that the field strength level ( 3 ) is assigned to a comparator ( 4 ), the second input of which is supplied with a set level,
that the LF signal at the input ( 1 ) is assigned on the one hand via a high-pass filter ( 5 ) to a second comparator ( 7 ), the second input of which is also supplied with a set level and on the other hand via an low-pass filter ( 6 ) an analog / digital converter ( 9 ) is assigned,
that the comparators ( 4 , 5 ) are assigned on the output side to a CPU ( 10 ) with associated RAM ( 11 ),
that the analog / digital converter ( 9 ) on the one hand the CPU ( 9 ) and on the other hand a digital / analog converter ( 12 ) with a downstream AF amplifier ( 14 ) is assigned, the CPU ( 10 ) the NF amplifier ( 14 ) controls.

3. A circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the LF signal is compressed before digitization and is expanded again after analogization has been carried out by a comparator ( 8 ) and after the digital / analog converter before the analog / digital converter ( 9 ). Converter ( 12 ) an expander ( 13 ) is arranged.

4. Circuit arrangement according to one of claims 2 and 3, characterized in that the analog / digital converter ( 9 ) is designed as an 8-bit converter with a parallel data bus, which is via a read and chip select line from the CPU ( 10 ) a RAM can respond.

5. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that the digital / analog converter ( 12 ) can be addressed via a write and chip select line from the CPU ( 10 ) like a RAM.

6. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized in that the delay time between the RAM storage and the data supply to the digital / analog converter ( 12 ) is preferably 20 to 100 ms.

7. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 6, characterized in that the compander ( 8 ) compresses the LF signal by a factor of 2: 1, while the expander ( 13 ) expands the LF signal by a factor of 1: 2.

8. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 7, characterized in that the high-pass filter ( 5 ) is designed as a band-pass filter.