TW201349901A

TW201349901A - 運用適應性訊號品質評估進行自動頻道切換

Info

Publication number: TW201349901A
Application number: TW101119250A
Authority: TW
Inventors: Chwan-Chia Wu; Kuang-Chuan Tang; Shih-Yao Hsu
Original assignee: Grandex Internat Corp
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-01

Abstract

本發明提出一種方法，用以自一裝置發射一選定之訊號至一廣播接收機，此方法包括以下步驟：自一主要頻率發射一第一訊號，選擇一替代頻率，自主要頻率發射一替代頻率之指標，自替代頻率發射一第二訊號，以及當主要頻率被其他訊號源干擾而被判定不適用於訊號傳輸時中止自主要頻率發射訊號，以促使廣播接收機切換到替代頻率。此方法進一步包括判斷一發射頻率是否適用之步驟：取得該發射頻率之複數個環境情況，在不中斷由該發射頻率發射訊號的情況下自該發射頻率接收訊號並量測其訊號品質，參考複數個環境情況以評估接收情況，依據在一段觀察期間內所檢驗到的接收情況判斷該發射頻率是否適用。本發明亦提出一種裝置用以自此裝置發射一所需之訊號至一廣播接收機，此裝置包括一FM接收器、一第一FM發射器、一第二FM發射器以及一處理器，該處理器係用以指示FM接收器掃描複數個頻率以量測所接收的訊號之訊號強度及/或訊號品質，透過第一FM發射器自主要頻率發射第一訊號，選擇一替代頻率，透過第一FM發射器自主要頻率發射一該替代頻率之指標，透過第二FM發射器自替代頻率發射第二訊號，以及當主要頻率被判定不適用時，中止自主要頻率發射訊號以促使廣播接收機切換至替代頻率。

Description

AUTOMATIC CHANNEL SWITCHOVER USING ADAPTIVE SIGNAL QUALITY EVALUATION

本發明係關於一種無線電傳輸領域，尤指一種從一裝置傳輸調頻(FM)訊號到一具備RDS功能的廣播接收機的裝置和方法，並提供裝置和廣播接收機具備在指定時間自動切換頻率的能力。

隨著數位科技的進步，已有許多消費電子產品被用來當作攜帶式音頻播放裝置，如MP3播放器，攜帶型多媒體播放器(portable multimedia players)與行動通訊裝置(mobile communication devices)。

當使用這些攜帶型音頻播放裝置來聽音樂時，除了可以使用耳機來收聽外，也可以透過FM廣播接收機來播放。使用FM廣播接收機來接收音頻播放裝置所播放的音頻內容時，音頻播放裝置所提供的音頻訊號可以透過有線連接或無線連接傳輸到FM廣播接收機。如果是透過無線連接，音頻播放裝置通常透過一個FM發射器將音頻訊號調變至一載波訊號上，並進一步將這個FM調變的音頻訊號傳輸到相距不遠的FM廣播接收機。此FM載波係一特定之載波頻率，該特定之載波頻率則選自一個或多個可用頻率。這個FM發射器可以用來當作音頻播放裝置中的一個功能組件，或是一個連接到音頻播放裝置音頻輸出端口的獨立功能裝置。如此一來，當駕駛汽車時，就可以透過汽車內置的FM廣播收音機來聆聽所想要收聽的音頻內容，前提是FM廣播接收機須調到FM訊號的發射頻率。

如前所述，如果使用者想用FM發射器傳輸音頻訊號到附近的FM廣播接收機，需要選擇一個可用頻率為載波頻率來傳輸。在一般情況下，這種方式需要反覆來回操作以便找到一個可用且適合的頻率。舉例來說，使用者需要在FM廣播接收機上手動搜索可使用的頻率，一旦發現可用頻率，即手動調整FM發射器到這個選定的可用頻率並透過這個選擇的頻率來播放想要收聽的音頻內容。

然而當上述操作應用在車內娛樂，尤其是開車在調頻頻譜擁擠的都會區或是一個長途旅程時即變得不切實際。這是因為一個區域的可用頻率在另一個區域可能就變成為不適用。在這種情況下，先前FM廣播接收機所選定的可用頻率就需要變更，以避免被其他FM電台所干擾。換言之，每當接收訊號被干擾時，汽車駕駛即需要一次又一次的執行上述操作。顯然地，這樣會造成使用上的不方便，甚至會影響行車安全。

國際專利WO2006/106379與美國專利申請號US2009/0111389分別揭露一種系統與一種方法用以掃描FM頻段以搜尋可用頻率，判斷何時選擇一個可用頻率來傳輸訊號，以及傳送一訊號到一裝置以促使該裝置改以該選定的可用頻率來接收訊號。兩種系統均包含一FM發射器與一FM接收器，彼此交互致能，其中FM接收器係於輸入音頻訊號為靜音的期間被致能以掃描FM頻段，而此時FM發射器則予以關閉。這兩種方法都需要中斷傳輸來掃描可用的頻率，這將可能造成汽車音響系統產生一切換噪音。當它發生頻率太過頻繁或是車載廣播接收機的輸出音量偏高的時候，這種噪音會變得相當的惱人。除此之外，這兩種方法的缺點是當FM發射器突然將發射頻率切換到替代頻率時，汽車廣播接收機可能無法立即切換到該替代頻率而造成收聽中斷。

歐洲專利EP2109225揭露一種設備與一種方法以增加另外一組FM發射器來克服前述的缺點，該第二組FM發射器係以被選定的替代頻率來傳輸經調變過的音頻訊號。藉由兩個FM發射器間之傳輸功率的變化，車載廣播接收機可以按照指令調到替代頻率。然而，這種方法仍需要短暫中斷目前的訊號傳輸，來檢測當前傳輸頻率的背景雜訊。雖然這樣的中斷時間遠短於前述專利文件所揭露的方法所需之時間，但是它仍可能在某些情況下產生可被聽到的噪音。

國際專利公開文件WO2008/050170披露一種方法和一種裝置來達到廣播可以無縫隙切換。該裝置分別地由兩個FM發射器以第一頻率和第二頻率發射所需的數據。汽車廣播接收機可先調到第一頻率接收訊號，當第一頻率訊號受到干擾時即改到第二頻率來接收訊號。然後該裝置即可中斷在第一頻率的發射而跳到第三頻率來發射訊號。此裝置發射頻率之切換係由一類似”跳頻”的方式或是於目前的發射頻率被偵測出受到干擾時所觸發。前者會於一段時間後即啟動頻率切換，因此造成頻率切換頻繁，而增加廣播接收機無法如預期地跟著切換頻率之風險。而後者具體的做法係交替關閉兩組FM發射器以便分別對第一頻率與第二頻率進行檢測。同樣地，這種短暫中斷發射再重新發射的做法會在車載廣播接收機產生噪音，此種噪音會因為持續出現而變的相當惱人。

因此，有必要提供一種方法和裝置來克服前述創作所衍生的缺點，並實現當目前的發射頻率受到干擾而導致訊號品質惡化時，能達成在裝置與車載廣播接收機(或稱標的FM廣播接收機)之間可以進行無縫隙頻率切換。另一方面，也期望能在不中斷訊號傳輸的情況下檢測目前發射頻率的訊號品質，使得在檢測訊號品質時不會有噪音產生。

本發明的目的是提供一種嶄新的方法及設備裝置，用來提供當原有的傳輸頻到受到干擾時，標的FM廣播接收機可以自動切換到一個新的頻道。使用本發明無需手動調整裝置和FM廣播接收機到一個安靜的(或可使用的)FM頻道。

為了確保能夠由標的FM廣播收音機清晰且高品質地播放由外部音頻播放裝置所提供的音頻訊號，用於傳輸的頻道必須夠安靜而且不可以被其他訊號如電台所使用。若音頻訊號是透過一個正在被使用的頻道傳輸，將導致音頻品質變差，甚至所需的傳輸訊號會被一個更強大的干擾訊號所抑制。本發明的另一個目的是提供一種機制，以不中斷目前訊號傳輸的方式持續監視該用以傳輸訊號的頻道，並提供一種方法以決定何時需要切換頻道。當需要切換頻道的時候，該機制會提供一種環境，可以促使標的FM廣播接收機切換到一事先指定的可用頻道，以持續接收所需的訊號。

因此本發明係提供一種方法與裝置用以自動切換到一可用的頻道。該裝置接收一音頻訊號，且包括一第一FM發射器、第二FM發射器、一FM接收器以及一處理器。該方法包括以下歩驟：以第一FM發射器以一選定之頻率(本文以下稱為主要頻率)發射一第一訊號給標的FM接收機，其中第一訊號係運用調頻技術調變接收到的音頻訊號及一節目識別碼(program identification code)-以下簡稱PI碼；由FM接收器掃描複數個頻率以取得主要頻率之初始環境情況及初始訊號品質，其中初始環境情況為使用該裝置的環境之背景雜訊，係藉由量測一相當安靜的頻道之訊號強度而得，而初始訊號品質則係得自於主要頻率之訊號品質；由FM接收器掃描FM頻段以找尋至少一可用頻率並自其中擇一為一替代頻率；由第一FM發射器自主要頻率發射一AF(alternative frequency；替代頻率)指標，其中該AF指標包括該替代頻率之資訊，且係依據無線數據系統(Radio Data System；以下簡稱RDS)之標準所產生；由第二FM發射器以替代頻率發射一第二訊號，其中第二訊號係運用調頻技術調變接收到的音頻訊號及與第一訊號相同之PI碼；處理器參考初始環境情況及初始訊號品質以檢驗主要頻率之訊號品質並據以判斷主要頻率是否適合用來發射訊號；當主要頻率被判定不適用時，第一FM發射器中斷在主要頻率之訊號傳輸以促使標的FM接收機切換到替代頻率繼續接收訊號。

由於本發明之一個目的係在不中斷既有之FM傳輸的情況下檢驗發射頻率的訊號品質，藉此避免產生為了量測訊號強度而須關閉後再開啟FM發射器所引起的惱人之噪音。因此就不適合運用訊號強度(例如received signal strength indication；簡稱RSSI)做為訊號品質檢驗之依據來判斷所發射的訊號是否被其他訊號源所干擾。

依據本發明的一個具體實施例，係採用如訊雜比(signal-to-noise ratio；簡稱SNR)或誤碼率(bit error rate；簡稱BER)等可以用以評估訊號品質良劣的量測指標來分析頻道情況。一個受干擾的頻道會量得較小的SNR值或是較大的BER值。但是當訊號品質的檢驗若是在行進中的車輛上進行時其讀值的起伏落差有可能會相當大。例如，車輛上電氣或機械操作的突然改變、閃電或是行車經過的某一設施所發射的電波等都有可能衍生一連串突發的雜訊，這種突發的雜訊通常是短暫的，而且由於此雜訊在短時間內即會消失，所以大部份時候是可以忍受的。因此這種會突然改變而又在短期內回復訊號品質的情況有必要予以忽略。另一方面，訊號的接收情況可能會隨著環境及/或地點的改變而有所不同。例如，當行駛在雷雨中的時候會有較高的背景雜訊，而行駛在隧道中時則會有較低的背景雜訊。在這些情況下，由於背景雜訊係均勻分佈在整個FM頻段，因此改變頻道來發射/接收訊號並不會改善音效品質(亦即訊號品質)。

基於以上考量，本發明同時提出一個用以判定一發射頻率是否適用的適應性判斷條件(或稱適應性訊號品質門檻值)，其中適應性判斷條件係參考多個訊號接收情況(或稱環境情況)而得，用以補償因背景雜訊改變所造成的訊號品質之差異，前述多個環境情況係在不同時刻所量測而得。其中，多個環境情況包括發射頻率之初始環境情況及初始訊號品質以及在檢驗訊號品質當時量測到的背景雜訊(以下稱為目前環境情況)。

依據本發明的一個具體實施例，其中關於檢驗一個發射頻率訊號品質的歩驟進一歩包括以下歩驟：當量得之訊號品質(例如SNR)比適應性訊號品質門檻值為低時，則視訊號品質為差，並計為一次訊號品質不良；當在一段觀察期間內所累計的不良訊號品質之次數超過一事先訂定的數量時，該發射頻率就視為不適用。

本發明進一歩揭露一種裝置，用以接收一音頻訊號、調變該音頻訊號為一FM訊號、自主要頻率發射該FM訊號，同時標的FM接收機則調到該主要頻率來接收FM訊號。該裝置包含一FM接收器、一處理器、一第一FM發射器以及一第二FM發射器。FM接收器用以檢驗複數個頻率之頻道情況，其中一個頻率之頻道情況可藉著量測該頻率之訊號強度或是訊號品質而得。處理器係電性連結至FM接收器，用以接收頻道情況，並據以搜尋至少一個可用頻率以做為替代頻率，以及用以判定一發射頻率是否適用。第一FM發射器係電性連結至處理器，用以接收音頻訊號、調變該音頻訊號及一RDS資訊以產生一第一訊號後再以主要頻率發射出去，其中RDS資訊至少包含替代頻率之指標及一PI碼。第二FM發射器係電性連結至處理器，用以接收音頻訊號、調變該音頻訊號及與第一訊號相同之PI碼以產生第二訊號後再以替代頻率發射出去。當處理器判定主要頻率不適用時，處理器產生一強制切頻訊號給第一FM發射器以中止由主要頻率發射訊號，並藉此促使標的FM接收機調到替代頻率接收自第二FM發射器發射的第二訊號。

本發明的功能和優點，將在以下的具體實施例及圖式做進一步的說明，請參考以下附圖，其中：第一圖係為本發明所提裝置之一具體實施例以及在該裝置與一廣播接收機間建立無線鏈結之訊號轉接廣播系統實施架構圖；第二圖係為本發明所提裝置之另一具體實施例；第三圖係為本發明所提裝置整合到攜帶式裝置的再一具體實施例；第四圖係為本發明所提方法的流程示意圖；第五圖係為本發明所提方法的另一流程示意圖；第六圖係為說明獲得發射頻率的初始訊號品質的步驟；第七圖係為說明一判定發射頻率是否適用之方法的流程示意圖；以及第八圖係為由△(=RSSI_init-RSSI_c)對應到TH_offset的一個函數實施例。

請參閱第一圖，第一圖係為本發明之訊號轉接廣播系統實施架構圖，用以圖示安裝在車輛內之一FM廣播接收機與一裝置間所建立的無線鏈結。此訊號轉接廣播系統10包括了一裝置20，標的FM廣播接收機50與揚聲器51。

在一般的情況下，裝置20係用以接收一外來音頻訊號源(圖未示)所輸出之音頻訊號30，並將該音頻訊號30調變為一第一訊號15後，將第一訊號15以一主要頻率經由一第一天線65發送出去。此發送出去之第一訊號15係經由車輛上之廣播接收天線69接收後傳送給標的FM廣播接收機50進行解調，最後再藉由揚聲器51重製並播放該音頻訊號30。

因此，當標的FM廣播接收機50調入主要頻率來接收裝置20所發射的第一訊號15時，第一訊號15即建構了裝置20與標的FM廣播接收機50間之無線鏈結。

此外，訊號轉接裝置20亦將音頻訊號30調變為一第二訊號16，將第二訊號16以一替代頻率經由一第二天線66發送出去。此第二訊號16係於標的FM廣播接收機50接收第一訊號15不佳時做為替代訊號之用。

於本發明之一實施範例中，標的FM廣播接收機50係一相容於無線數據系統(Radio Data System，簡稱為RDS)或無線廣播數據系統(Radio Broadcast Data System，簡稱為RBDS，係美國版之RDS)之廣播接收機，亦即標的FM廣播接收機50能接收並解讀所接收到的RDS串流資料。裝置20進一歩包含一第三天線67用以接收複數個訊號來掃描FM頻段以找尋可用頻率，以及用以監視主要頻率與替代頻率之頻道情況或訊號品質。

音頻訊號30係源自於一外部音頻訊號源，其中，外部音頻訊號源可以是行動通訊裝置、數位無線廣播接收機或是任何可播放音樂之裝置，其中，行動通訊裝置係包括行動電話、平板電腦等，數位無線廣播接收機係包括了地面數位廣播接收機與衛星數位廣播接收機，可播放音樂之裝置係包括了CD播放器、MP3播放器、iPod®與攜帶型多媒體播放器(Portable Multimedia Player)等。

為了確保標的FM廣播接收機50能清晰地接收由裝置20所傳送出的音頻訊號，被選來傳輸訊號的頻率就必須是未被其他任何FM廣播電台用來廣播的空白頻率(或稱可用頻率)。然而，在某一地區可用做訊號傳輸的可用頻率有可能到了另一地區就會因為有某一廣播電台正使用該頻率或是在其緊鄰之頻率廣播而變得不適用。因此，當系統10隨著汽車移動而進入另一地區，而該地區有其他訊號源會干擾其訊號傳輸時，則裝置20用來發射訊號至標的FM廣播接收機50的頻率就必須調整到另一可用頻率。

有鑑於此，當目前被用來傳輸訊號的頻道受到其他訊號源相當程度干擾而不適用時，本發明提供一機制用以在裝置20與標的FM廣播接收機50之間自動建立一新且清晰的無線鏈結。在本發明之一具體實施例中，此一機制係由裝置20持續監視FM頻段的使用狀態。裝置20掃描FM頻段以捜尋可用頻率，自可用頻率中擇一做為替代頻率，檢驗由主要頻率發射之訊號的訊號品質，並於訊號品質不佳時中止自主要頻率傳輸訊號以促使標的FM廣播接收機50切換到替代頻率繼續接收選定之音頻訊號。

此一機制係運用RDS標準所定義的一項替代頻率(alternative frequency；AF)功能，產生並以主要頻率傳送出一組RDS訊息至標的FM廣播接收機50，而此RDS訊息包括了至少一組PI碼以及一組編碼的AF數據資料用以標示選定之替代頻率。PI碼之一項應用係於接收機所接收之訊號不佳時讓接收機得以自動搜尋一標示於AF數據資料中之替代頻率，當此替代頻率有一清晰之訊號且該訊號具有相同的PI碼時，接收機就會改以此替代頻率來接收訊號。如此一來，此一AF數據資料會進而導引標的廣播接收器50在接收訊號品質降到一定水準以下時改以替代頻率接收訊號，以持續接收訊號轉接裝置20所發射之調變音頻訊號。

本發明所提機制進一步包括由裝置20自主要頻率發射一第一訊號15以及自替代頻率發射一第二訊號16。第一訊號15係運用調頻技術所產生，包括一經調變之音頻訊號及一RDS訊息，其中該RDS訊息包含一PI碼及一AF指標，亦即標示選定之替代頻率的AF數據資料。

同樣地，第二訊號16係運用調頻技術所產生，包括一經調變之音頻訊號及一RDS訊息，其中該RDS訊息包含一與第一訊號15相同之PI碼。

當第一個訊號15的收訊變弱時，標的FM廣播接收機50會依據第一訊號15內含之RDS中的替代頻率資料，自動切換至替代頻率以接收第二訊號16，其中，如前所述，第二訊號16為第一訊號15的替代訊號。

請參照第一圖，第一圖中裝置20係為本發明之一具體實施例。裝置20包括一處理器21、一記憶體22、一第一FM發射器25、一第二FM發射器26、一FM接收器27、一第一天線65、一第二天線66以及一第三天線67。

FM接收器27係用以自複數個頻率接收訊號(圖未示)，為處理器21檢驗這些頻率之頻道情況，其中頻道情況係量自接收訊號的訊號強度或訊號品質。

在本發明之一具體實施例中，FM接收器27係連接至一第三天線67，並用以掃描FM頻段來捜尋可用頻率。FM接收器27可對每一個可能做為發射頻道的頻率逐一量測其訊號強度(例如RSSI)，若某一頻率之訊號強度超過一既定之門檻值，則可視為在該頻率上存在一訊號；反之，若某一頻率之訊號強度等於或低於既定之門檻值，則可視該頻率為可用頻率。

FM接收器27亦用以檢驗在一特定頻率上的訊號之訊號品質。若一訊號所在之頻率上或其鄰近之頻率存在其他訊號源，則該訊號之訊號品質會降低。一特定頻率之訊號品質可藉助於量測訊雜比(Signal-to-noise ratio，簡稱SNR)、誤碼率(bit error rate，簡稱BER)、接收到之RDS訊息的錯誤率或是任何可以反應接收訊號正確性的測量指標來分析。例如，一特定訊號之SNR值若低於一特定門檻值，則該訊號之收訊可視為不良或受其他訊號源所干擾。

處理器21係電性連結至FM接收器27以接收頻道情況，並據以捜尋可用頻率，自可用頻率中擇一做為替代頻率，以及判斷主要頻率是否適用於訊號傳輸。處理器21亦運用頻道情況來取得一發射頻率之複數個環境情況並將這些環境情況儲存於記憶體22中。這些環境情況係用以分析並據以取得該發射頻率之一適應性訊號品質門檻值以判斷該發射頻率是否適用。這些環境情況至少包括一初始環境情況、一初始訊號品質以及一目前環境情況，其中該發射頻率之初始環境情況及初始訊號品質係和開始由此發射訊號傳輸訊號時之初始情況(亦即背景雜訊與訊號品質)相關，而目前環境情況則和檢驗發射頻率是否適用當時所量測而得之背景雜訊相關。

第一FM發射器25係電性連結至處理器21，用以接收音頻訊號30並運用調頻技術調變此音頻訊號30及一RDS訊息以產生一第一訊號15，復將此第一訊號15經由第一天線65以主要頻率發射出去，其中該RDS訊息包含一PI碼及替代頻率之資訊

第二FM發射器26係電性連結至處理器21，用以接收音頻訊號30並運用調頻技術調變此音頻訊號30及一包含與第一訊號15相同之PI碼的RDS訊息以產生一第二訊號16，復將此第二訊號16經由第二天線66以替代頻率發射出去。

當處理器21判定主要頻率不適用於訊號傳輸時，處理器21產生一強制訊號(圖未示)給第一FM訊號15以中斷自主要頻率發射訊號，藉此促使標的FM廣播接收機50切換到替代頻率以接收第二訊號16。此強制訊號係用以指示第一FM發射器25發射內含不同PI碼之第一訊號15(或是在另一具體實施例中，發射不含RDS訊息的第一訊號15)，以及將第一訊號15之發射功率降至遠低於第二訊號16之發射功率，使得標的FM廣播接收機50所接收到之訊號的品質進一步降低，因此第二訊號16之訊號品質遠比第一訊號15為佳，進而促使標的FM廣播接收機50切換到替代頻率以獲致更佳之訊號接收。在經過一段時間間隔之後，此強制訊號進一歩指示第一FM發射器25中斷由主要頻率傳輸訊號。此時間間隔之長度需適度地挑選以確保標的FM廣播接收機50能夠跟隨裝置20由主要頻率切換至替代頻率。

在本發明的一個具體實施例中，當送出強制訊號後，處理器21指示第一FM發射器25由替代頻率發射第一訊號15並關閉第二FM發射器，此後標的FM廣播接收機50就改以替代頻率接收第一訊號15。此外，依據本發明的另一個具體實施例，處理器21將第一FM發射器25與第二FM發射器的角色對調，亦即第二FM發射器26變成主要發射器，而第一FM發射器25則用以發射替代訊號。

第二圖為本發明之另一個具體實施例，其中第一FM發射器25與第二FM發射器26經由一混合電路共用單一天線65，而省略第一圖中之第二天線66。除此之外，本實施例與第一圖所示之實施例相同。

依據本發明之具體實施例中，第一圖或第二圖所示之裝置20可以是一獨立運作之裝置。此裝置20連結至一音頻輸出裝置(圖未示)，該音頻輸出裝置提供一音頻訊號30，再將此音頻訊號30傳送至裝置20。

於本發明之再一個具體實施例中，裝置20也可以整合進一攜帶型裝置70成為可攜式裝置70的一部分，如第三圖所示。其中攜帶型裝置70可以是一多媒體播放裝置(例如MP3播放器、iPod®、CD播放器或是任何音頻/視頻播放裝置)、一行動通訊裝置(例如行動電話、平板電腦)、一數位無線廣播接收機(如數位音頻廣播(digital audio broadcasting，簡稱DAB)接收機、digital radio modiale(DRM)接收機或衛星廣播接收機)或是一整合上述多種類型裝置而成的單一裝置。音頻訊號30可由一音頻輸出裝置提供，或是由攜帶型裝置70內建之音頻處理單元提供。

如第二圖和第三圖所示，裝置20捜尋可用頻率，自可用頻率中擇一做為替代頻率，以主要頻率發射第一訊號15及以替代頻率發射第二訊號，當第一訊號15之收訊變差時，標的FM廣播接收機50改以替代頻率接收第二訊號16。因此，一個新的無線鏈結可自動建立，而透過標的FM廣播接收機接收所需的音頻訊號在頻道切換過程中不致於被中斷。

上述運作若要能夠成功實現就必須仰賴一個有效的方法，用來判斷主要頻率是否被其它訊號源所干擾。如上所述，為了避免關閉與開啟FM發射器時所產生的雜音，本發明的目的之一為在不中斷以主要頻率傳送所需訊號的情況下，檢測主要頻率的訊號品質。此外，除了另一個干擾訊號源，還有其他一些因素亦有可能造成訊號品質惡化。例如，通過某設施時的突發雜訊或是因為環境變化所增加的背景雜訊(如從豔陽天到雷雨天的改變)...等，這些都會降低訊雜比，從而使訊號品質變差。在前者情況下，短期內可能會影響訊號品質，但是當車輛行駛遠離雜訊源時即可恢復到正常狀態。至於後者將會對所有頻率的訊號品質有相同程度的影響，這是因為白雜訊之功率譜密度是均勻分佈在整個調頻頻段，除非另有其他訊號源使用相同的頻率來傳送訊號，不然改變發射頻率並不會對訊號品質產生明顯的改善。因此，本發明的另一個目的係在辨別所需訊號是否被其他廣播發射器干擾的情況，如果訊號品質惡化是因為突發雜訊所引起或是因環境改變導致背景雜訊增加所引起的即予以忽略。在這種情況下，只有一個固定的訊號品質檢測判斷條件是無法實現上述目的的，換言之，判斷條件必須參考背景雜訊而做適度的調整，使得環境狀況的改變可以被列入考量。

有鑑於此，有必要提供一個可以獲取隨著環境狀況不同而改變的判斷條件之方法，該方法係參考訊號品質被檢驗前一段期間內之背景雜訊的相關資訊來演算得出判斷條件。

請參閱第四圖，第四圖係用來說明本發明的流程示意圖。該方法可以建置於如前述第二圖及第三圖所示之裝置20中。該方法可以是以一合適的處理器來執行之軟體/韌體、或是以適當電路執行之硬體、或是整合軟體/韌體與硬體之方式來實現。

為了簡化敘述，本文以下將以訊雜比(SNR)做為訊號品質的測量指標。本文以下所敘述的方法可以很容易地應用到以其他測量指標(例如誤碼率BER)來評估訊號品質的情況。

一開始，第一FM發射器25以主要頻率發射一第一訊號15，其中第一訊號15包含一調變過之音頻訊號及一至少包括一PI碼的RDS訊息，該PI碼係用以代表裝置20(步驟S110)。同時，FM接收器27被用以量測主要頻率之初始環境情況，該初始環境情況係一夠安靜頻道之訊號強度。處理器21接著指示FM接收器27檢驗第一訊號15之訊號品質並據以取得主要頻率之初始訊號品質(歩驟S120)。

依據本發明之一具體實施例，FM接收器27掃描複數個選定之頻率，並量測每一個頻率之訊號強度(例如RSSI)，處理器21自測量結果中選出最小值並儲存於記憶體22中，此儲存之最小訊號強度即被視為背景雜訊或是掃描進行當時主要頻率的初始環境情況。那些被選定的頻率可以是位處於FM頻段中之較低頻段或是較高頻段(例如87.5 MHz至88.5 MHz或是107 MHz至108 MHz)，或是一鄰近FM頻段的頻段(例如85 MHz至86 MHz或是108 MHz至109 MHz)。此理想頻段的選擇係取決於那個頻段較不擁擠，而這種情況通常在不同國家會有不同的結果。處理器21進一歩控制FM接收器27量測主要頻率之訊號品質，再依據量得之訊號品質取得主要頻率之初始訊號品質。在本發明的具體實施例中，訊號品質的量測係在不中斷第一訊號15的發射下進行的。

接下來處理器21指示FM接收器27掃描一FM頻段以找出至少一個可用頻率，並選定一個可用頻率做為替代頻率(步驟S130)。所找出的可用頻率必須相當清靜以確保FM發射器的訊號可以很清晰地被接收。一個頻率若是其訊號強度等於或是低於某一預設之門檻值，則可被視為可用頻率。

第一FM發射器25接著產生一AF指標並併同第一訊號15以主要頻率發射出去(步驟S140)，其中該AF指標係RDS標準中的一項功能，用以標示一序列的替代頻率。在本發明的一個具體實施例中，只選擇一個替代頻率來標示。標的FM廣播接收機50接收此RDS串流資料，並將其解碼後註記所收到之資料為目前接收頻率(亦即主要頻率)的替代頻率。當接收的情況變差時，若替代頻率上有一清晰的傳輸訊號且該訊號內含一與第一訊號15相同之PI碼，則標的FM廣播接收機50切換到替代頻率來繼續接收訊號。

接下來，檢驗主要頻率以判斷此頻率是否適用(歩驟S510)。以本發明之一具體實施例為例，FM接收器27調入主要頻率並檢驗接收訊號之訊號品質，與此同時，第一FM發射器25則持續由主要頻率發射第一訊號15。

如果量測到之訊號品質(例如，SNR)等於或低於一適應性訊號品質門檻值，則接收訊號有可能被其他訊號源所干擾，因此視接收訊號之訊號品質為不可接受，據此，可進一歩視主要頻率為不適用；相反地，若SNR之讀值超過(亦即優於)適應性訊號品質門檻值，則視訊號品質為可接受，進而視主要頻率為通用。其中，適應性訊號品質門檻值係參考複數個環境情況而得，亦即將環境背景雜訊之變化一併加以考量。而該複數個環境情況包括主要頻率之初始環境情況，主要頻率之初始訊號品質以及目前環境情況，其中目前環境情況係一夠安靜頻道目前的訊號強度。歩驟S510更詳細的運作將在後文於參照第七圖時再加以闡述。

如果判定主要頻率適用於訊號傳輸，則接著檢驗替代頻率是否適用(步驟S150)。若判定替代頻率為適用，則持續或週期性地檢驗主要頻率是否適用(歩驟S510)；反之，如果判定替代頻率不適用，則重新找尋可用頻率並且從中擇一做為新的替代頻率(歩驟S130)。由於截至目前為止，裝置20並未以替代頻率發射訊號，因此有別於步驟S510，可以使用一個較簡單的步驟S150來判斷替代頻率是否適用。亦即，可以藉著量測替代頻率的訊號強度來判斷替代頻率是否可用。如果量得之訊號強度小於一既定之門檻值，則視替代頻率為可用，因此適用來傳輸訊號；反之則為不適用。

當初始頻頻被判定為不適用時，第二FM發射器26以替代頻率發射一第二訊號16(步驟S160)。此第二訊號16包含一以調頻技術調變之音頻訊號以及一RDS訊息，該RDS訊息包含一與第一訊號15相同之PI碼。

接下來處理器21產生一強制訊號以控制第一FM發射器25中止以替代頻率發射訊號(步驟S180)。以本發明的一個具體實施例為例，此強制訊號可用以改變第一訊號15之PI碼，以及將第一訊號15之發射功率下降至遠低於第二訊號16之發射功率。而在本發明的另一個具體實施例，並不改變第一訊號15之PI碼，而是在發射第一訊號15時不送出RDS訊息。以上兩種對第一訊號15所做的改變均是用來強制具RDS接收功能的廣播接收機50啟動AF切換運作以切換到替代頻率。

經過一段足以讓廣播接收機跟隨裝置20切換到替代頻率的時間後該強制訊號進一歩促使第一FM發射器25中止由主要頻率發射訊號。在本發明的一個具體實施例中，第一FM發射器25改以替代頻率來發射第一訊號15，第二FM發射器26則隨後關閉。而於本發明的另一個具體實施例中，第一FM發射器25和第二FM發射器26的角色對調，在此情況下，則將第一FM發射器25關閉。不論是採用以上那一種方式，均反覆執行步驟S110至步驟S180。

很明顯地，如果第二訊號16在標的FM廣播接收機50啟動AF切換頻率運作之前就發射的話，第四圖揭示一個可以提供無縫隙切換到一個亁淨頻道以獲致更佳之收訊結果的程序。然而，在現實環境中要達成裝置20與標的FM廣播接收機50可以真正同歩執行替代頻率切換是有困難度的，因此上述所提的無縫隙頻道切換可能不會每次都成功。一般來說，標的FM廣播機50有可能會在裝置20發現主要頻率不適用之前就觸發AF切換運作。如此一來，由於標的FM廣播接收機50無法在替代頻率上找到替代訊號(亦即第二訊號16)，AF切換有可能不會成功。在這種情況下，端視各廣播接收機的製造商如何來實現AF切換功能，標的FM廣播接收機50有可能會跳回主要頻率以等待下一次嘗試AF切換，或是標的FM廣播接收機50會進入掃描模式來掃描整個FM頻段以找尋一個替代訊號。前者造成的影響較不明顯，但後者則通常會在掃描進行中產生惱人的噪音或是一段相當長時間的靜音，而影響收聽品質。

若在判斷主要頻率是否適用時採取一個嚴苛的判定條件以確保裝置20可以每次都在標的FM廣播接收機50觸發切換機制之前就啟動頻率切換的運作，則上述問題就可迎刃而解。另一方面，上述問題亦可透過對前述歩驟做些微的修改來解決。

請參照第五圖，於AF指標傳送出去後就立即發射第二訊號16(步驟 S140)。如此使得第一訊號15和第二訊號16同時存在的時間變長，因此確保標的FM廣播接收機50能夠成功地進行頻道切換。同時由於不希望在檢驗替代頻率是否適用時中斷第二訊號16的傳輸，因此，和步驟S120相同地，在檢驗第二訊號16之訊號品質時也需要參考環境情況。在這種情況下，需要在第二訊號16開始發射後立即取得替代頻率之初始環境情況和初始訊號品質(步驟S170)，同時和步驟S510相同地，計算出一個適應性判斷條件以供判斷替代頻率是否適用(S520)。

請進一歩參照第六圖，圖中提供了一種取得一個發射頻率之初始訊號品質的示範程序300。首先，降低一選定的FM發射器(例如，第一FM發射器25)之發射功率至某一特定位階(步驟S301)。此一特定之功率位階係事先依以下方式訂定的：於選定之FM發射器以正常功率由一頻率發射訊號時，裝置20的另一個FM發射器(例如，第二FM發射器26)以一較小功率自同一頻率發射訊號，並逐步加強發射功率，直到收聽該頻率時可以感受到選定的FM發射器所發送之訊號受到干擾時，該另一個FM發射器此刻的發射功率位階即為此一特定之功率位階。

其次，處理器21控制FM接收器27調入該發射頻率並量測其訊號品質。此量測在一段既定期間內進行一特定次數後，取其量測結果的平均值，並將此平均值儲存為初始訊號品質(步驟S302)。最後，回復選定之FM發射器的發射功率(步驟S303)。

此初始訊號品質即可於每次執行如前所述之判斷程序前和初始環境條件及目前環境條件一起用來計算判斷條件，亦即適應性訊號品質門檻值。

請參照第七圖，第七圖之圖例說明一判斷一個發射頻率是否適用於訊號傳輸的程序500，其中該發射頻率被一FM發射器用以發射一調變訊號。一開始，FM接收器27量測一夠安靜頻道之訊號強度(RSSI)，並將此訊號強度儲存為目前環境情況(歩驟S501)。依據本發明之一具體實施例，FM接收器27係量測複數個選定頻率之訊號強度，其中這些選定的頻率位處於FM頻段中之較低或較高頻段，或是緊鄰FM頻段(亦即FM頻段之下或之上)的頻段。將量測結果之最小RSSI值儲存為目前環境情況。其後由目前環境情況與初始環境情況計算出一門檻差異值(步驟S502)，其中初始環境情況係得自於前述之歩驟S120(或是歩驟S180)並儲存於記憶體22中。於本發明之一範例，此門檻差異值TH_offset可以計算如下：TH_offset=F(RSSI_init-RSSI_c)其中RSSI_c代表目前環境情況，RSSI_init代表初始環境情況，而函數F則是將目前環境情況與初始環境情況的差距對應到一個差異值，用以計算出此發射頻率之適應性訊號品質門檻值。函數F會隨著裝置不同而有所改變，這是因為量測到之頻道情況(例如訊號強度與訊號品質)的讀值深受硬體電路設計與使用之天線所影響。以本發明之一具體實施例為例，對映函數F可由一連串之實驗而獲得，再以査對照表的方式來實現，並將該對照表儲存於記憶體22中。於本發明的另一個具體實施例中，函數F可由實驗結果得出如第八圖所示之近似值，其中TH_offset係由△=RSSI_init-RSSI_c計算如下：將TH_offset與初始訊號品質相加即可得出適應性訊號品質門檻值(步驟S503)。

接下來，FM接收器27調入該發射頻率並量測其訊號品質，與此同時，原先使用此頻率發射訊號的FM發射器則持續由該發射頻率發射訊號(歩驟S504)。量得之訊號品質與適應性訊號品質門檻值相比較，其比較結果則存入記憶體22中之FIFO(先入先出；first in first out)緩衝區中(歩驟S505)。在本發明之一具體實施例中，其比較結果可以是邏輯值"1"或"0"，其中"1"代表量得之訊號品質小於適應性訊號品質門檻值，如此可將之視為訊號品質不良。因此FIFO緩衝區中"1"的數量即代表評估進行前一段觀察期間內發生訊號品質不良之次數(歩驟S506)。當"1"的數量超過一既定值時，則視該發射頻率為不適用(步驟S507)；反之，則為適用(步驟S508)。

前述之訊號轉接裝置雖然係以其中所包含之各個功能單元及其運作功能來說明，但是這些功能單元可以是以軟體、硬體或是軟硬體任意之組合來實現，其中包括但不限於特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits；ASICs)或元件可程式邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Arrays；FPGAs)或任何相當之技術。

前述之方法步驟可以軟體物件來實現，此軟體物件可以是於一嵌入式裝置中做為軔體來執行。此軟體物件亦可以是整合於一應用軟體中由一嵌入式或非嵌入式之計算系統例如數位訊號處理器(Digital Signal Processor；DSP)、精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing；RISC)處理器、微算機或微處理器等來執行。此軟體物件也可以由內建於一特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits；ASICs)或元件可程式邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Arrays；FPGAs)中以硬體描述語言(Hardware Description Language；HDL)實現軟體程式碼之電路，或是功能相當之離散硬體零件來執行。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制，因為熟悉此技藝之人士應不難以軟體、硬體或是任意組合加以修改。

(10)‧‧‧訊號轉接廣播系統

(15)‧‧‧第一訊號

(16)‧‧‧第二訊號

(20)‧‧‧訊號轉接裝置

(21)‧‧‧處理器

(22)‧‧‧記憶體

(23)‧‧‧FIFO緩衝區

(25)‧‧‧第一FM發射器

(26)‧‧‧第二FM發射器

(27)‧‧‧FM接收器

(28)‧‧‧混合器

(30)‧‧‧音頻訊號

(50)‧‧‧標的FM廣播接收機

(51)‧‧‧揚聲器

(65)‧‧‧第一天線

(66)‧‧‧第二天線

(67)‧‧‧第三天線

(69)‧‧‧車輛上之廣播接收天線

(70)‧‧‧可攜式裝置

第一圖：本發明所提裝置之一具體實施例以及在該裝置與一廣播接收機間建立無線鏈結之訊號轉接廣播系統實施架構圖；第二圖：本發明所提裝置之另一具體實施例；第三圖：本發明所提裝置整合到攜帶式裝置的再一具體實施例；第四圖：本發明所提方法的流程示意圖；第五圖：本發明所提方法的另一流程示意圖；第六圖：說明獲得發射頻率的初始訊號品質的步驟；第七圖：說明一判定發射頻率是否適用之方法的流程示意圖；以及第八圖：由△(=RSSI_init-RSSI_c)對應到TH_offset的一個函數實施例。