CN110463048A - 用于检测同频扰乱的存在的方法和传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测频率调制复用无线电信号中的同频扰乱的方法，所述方法包括以下步骤：检查（E1）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（E3）；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（R1、R2）表征所述复用无线电信号中存在同频扰乱的概率的分数。

Description

用于检测同频扰乱的存在的方法和传感器

技术领域

本发明涉及频率调制无线电信号的接收的领域，尤其是在暴露于存在在同一频率上发射的各种信号的问题的移动无线电接收器中的接收。

背景技术

当各种发射器（英语称为“broadcasters（广播器）”）在同一信道上、换言之在同一频率上发射不同信号时，会产生英语叫做“co-channel interference（同频干扰）”（意指“同频扰乱”）的这种现象。

本发明旨在能够检测这种同频扰乱的存在的方法以及能够实现该方法的传感器。

众所周知，无线电接收器、尤其是机动车辆的多媒体***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以下事实：在一个信道上的FM无线电信号的接收可能由于在同一信道上存在另一不同的FM无线电信号而被扰乱。

当产生这种情况时，通常由于未良好定义的频率规划，无线电接收器可以接收到两个或甚至更多的无线电信号。

现有技术中没有已知的用于检测同频扰乱的存在的专用传感器。因此，在现有技术中通过解释来自现有传感器的信息来推测同频扰乱的存在，现有传感器：信号水平传感器、多路径检测器（通常对应于在所讨论的无线电接收器是FM接收器时用于感测信号的幅度调制的存在的传感器）、噪声传感器。

在现有技术中，已知通过或多或少精心设计的矩阵来组合这些信息，以便确定正在发生同频扰乱的概率。

例如，如果在接收FM无线电信号时检测到幅度调制，则可以推断出存在多路径类型的或同频类型的扰乱。

文献US 8 064 857描述了这种技术的一个示例。

在现有技术中实现的这些概率估计不能以高置信度确定是否存在同频扰乱。

然而，这种确定对于使得所讨论的无线电接收器能够实现最佳信号处理以减弱或甚至消除正在发生的干扰来说尤为重要。

发明内容

在这种情况下，本发明旨在使得能够改进同频扰乱的存在检测。因此，本发明涉及用于检测同频扰乱的存在的方法以及实现所述方法的专用传感器。

更确切地说，本发明的一个主题是一种用于检测频率调制复用无线电信号中的同频扰乱的方法，所述方法包括以下步骤：

• 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。

借助于根据本发明的方法，可以通过专用方法检测同频扰乱的存在，也就是说，在与期望的无线电信号相同的频率上的不期望的无线电信号的存在。

有利地，仅在所述复用无线电信号具有对称通带的情况下才考虑正或负噪声尖峰。

根据一个实施例，根据本发明的方法还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。

有利地，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。

根据一个实施例，仅在所计数的正或负噪声尖峰的数量大于预定阈值的情况下才执行对表征同频扰乱的存在概率的分数的确定，所述预定阈值优选地等于48。

本发明还旨在一种同频扰乱检测***，其包括具有计算装置和存储空间的计算机以及用于检测复用无线电信号中的正和负噪声尖峰的装置，所述计算装置、存储空间和所述用于检测正和负噪声尖峰的装置被适配成实现如上文简要描述的方法。

本发明还旨在一种无线电接收器，其包括如上文简要描述的同频扰乱检测***，其被配置成实现根据本发明的方法。

本发明还旨在一种包括这种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示出了表示根据本发明的同频扰乱检测方法的工作原理的逻辑图，

- 图2示出了根据本发明的同频扰乱检测***的原理示意图。

具体实施方式

下面详细介绍根据本发明的用于检测FM无线电信号中的同频扰乱的方法，其主要旨在实现于机动车辆中的车载多媒体***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。

从理论的观点来看，本发明参考了文献“C.CHAYAVADHANANGKUR等人的Analysisof FM systems with Co-Channel Interference Using a Click Model（使用点击模型来分析具有同频干扰的FM***），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，这种扰乱的准确识别随后使得恰当的特定处理成为可能。

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，或者更确切地说，在实践中，如果复用无线电信号的靠近载波的部分与基带信号的其余部分之间的能量之比足够高的话，并且只要所述复用无线电信号的通带是对称的、或者特别地通过应用匹配滤波器FI而使之对称，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。

然而，相反，在接收到的复用信号中存在的噪声尖峰是由于存在相邻的无线电信号的情况下，所述噪声尖峰将仅出现在正峰侧或仅负峰侧。

考虑到在噪声尖峰是由于存在同频信号的情况下所述噪声尖峰产生于接收到的复用信号的正侧的机会与产生于其负侧的机会一样多，只要接收到的复用信号具有对称通带，本发明提出了一种用于检测同频扰乱的方法，该方法是基于对在对称复用FM无线电信号中检测到的正和负噪声尖峰进行计数。

因此，本发明提出分析在一定持续时间内接收到的复用FM无线电信号中的噪声，以便确定正和负噪声尖峰的比率，这使得能够检测由于同频扰乱而引起的干扰。

图1示出了表示根据本发明的用于检测同频扰乱的存在的方法的工作原理的逻辑图。

优选地，根据本发明的方法包括第一步骤E1，其检查在所讨论的复用无线电信号中测量出的信噪比确实大于预定阈值。预定阈值通常约为20 dB。

在第二步骤E2中，根据本发明的方法优选地规定检查所讨论的复用无线电信号确实具有对称通带。根据一个优选实施例，根据本发明的方法包括处理复用无线电信号以消去信号的平均值的步骤，以便从中去除低频分量，从而促进噪声尖峰的检测。

在第一和第二步骤结束时规定，在相应测试不令人满意的情况下，该方法确定其无法检查是否正在发生同频扰乱（图1中的步骤NA）。

因此，当信噪比低于预定阈值时，该方法确定它无法检查是否正在发生同频扰乱。

同样，当所讨论的复用无线电信号具有非对称通带时，该方法确定它无法检查是否正在发生同频扰乱。

假设所讨论的复用无线电信号中测量出的信噪比确实大于预定阈值并且所述信号确实具有对称通带，则根据本发明的方法规定步骤E3，其检测在所讨论的所述复用无线电信号中存在的正和负噪声尖峰并对其进行计数。检测正和负噪声尖峰并对其进行计数的该步骤是在预定的时间范围内进行的，例如等于128ms，如下面详述的示例中所述。当噪声水平（绝对值）大于预定阈值时，检测到噪声尖峰，该预定阈值对于正噪声尖峰和负噪声尖峰是相同的。

如果检测到的有效正噪声尖峰的数量基本上等于检测到的有效负噪声尖峰的数量，并且优选地它们大于检测到的有效噪声尖峰的最小数量，则根据本发明的方法确定正在发生同频扰乱或至少确定正在发生同频扰乱的概率较高（步骤R1）。

在相反的情况下，根据本发明的方法确定没有任何同频扰乱正在发生，或者至少确定正在发生同频扰乱的概率较低（步骤R2）。

在实践中，根据本发明的方法规定计算代表同频扰乱正在发生的所述概率的分数。

要明确的是，检测到的有效噪声尖峰的最小数量例如等于每周期48个，所述周期对应于预定的测量持续时间，以便具有在统计上有意义的评估。

还应注意，“有效”噪声尖峰意指只要信噪比确实大于预定阈值（步骤E1）并且只要所讨论的复用无线电信号确实是对称的（步骤E2）就有效地考虑的噪声尖峰。还要明确的是，正和负尖峰的数量“基本上相等”意指检测到的正噪声尖峰的数量等于检测到的负噪声尖峰的数量加或减20％。

该方法的实施例：

根据非限制性数值实施例，考虑接收到的复用FM无线电信号。以384 kHz的采样频率对该信号进行采样。采样信号的长为1ms的每一段（表示192个信号样本）存储在所讨论的无线电接收器的计算机的缓冲存储器中。

对于长为1ms的第i段（其对应于第i个缓冲存储器），所计数的有效正噪声尖峰的数量记为N⁺ _i，而所计数的有效负噪声尖峰的数量记为N^- _i。

回想一下，当且仅当复用无线电信号的通带（例如在经适当的处理之后）是对称的并且信噪比大于预定阈值时噪声尖峰才会被考虑，也就是被认为是有效的。

在所讨论的缓冲存储器i中的检测到的有效噪声尖峰的总数记为N^v _i。

在该示例中，因此，根据“先进先出”或FIFO（针对“first in, first out”，其是根据本领域技术人员所熟知的英语首字母缩合词）的原理在128ms的滑动时间窗口上评估按照根据本发明的方法确定的同频扰乱正在发生的概率分数。

通过下式来计算有效正噪声尖峰的比率：

。

通过下式来计算有效负噪声尖峰的比率：

。

通过下式来计算在时间窗口内检测到的有效噪声尖峰的比率：

。

根据一个实施例，从中得出对表征在所讨论的复用无线电信号中存在同频扰乱的概率的分数同频 _分数 （Cochannel _score ）的以下计算：

同频 _分数 = ，其中

其中K是用于调整该分数计算的待确定的比例因子。

参考图2，本发明还包括用于检测复用FM无线电信号MPX中的同频扰乱的***，所述***形成同频扰乱传感器。用于检测同频扰乱的***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。

用于检测无线电信号中的尖峰的装置QPD使得能够检测复用无线电信号MPX中的脉冲噪声。

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***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。

根据所示实施例，用于确定是否正在发生同频扰乱的判定装置CCL还考虑了比值C/N，其对应于对复用无线电信号计算的信噪比。在实践中，信噪比C/N应大于预定阈值，通常约为20 dB，否则判定装置认为其无法确定是否正在发生同频扰乱。

此外，仍然根据所示实施例，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，根据一个实施例，这种用于检测复用FM无线电信号中的同频扰乱的存在的***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。

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.用于检测频率调制复用无线电信号（MPX）中的同频扰乱的方法，所述方法包括以下步骤：

• 检查（E2）所述复用无线电信号是否具有对称通带；

• 检测（E3）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（R1、R2）表征所述复用无线电信号中存在同频扰乱的概率的分数。

2.根据前一权利要求所述的方法，其中，仅在所述复用无线电信号具有对称通带的情况下才考虑正或负噪声尖峰。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括将复用无线电信号（MPX）的信噪比与预定阈值进行比较（E1）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20 dB。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述预定测量时间等于128ms±10ms。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，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。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，仅在所考虑的正或负噪声尖峰的数量大于预定阈值的情况下才执行对表征同频扰乱的存在概率的分数的确定（R1、R2），所述预定阈值优选地等于48。

7.同频扰乱检测***，其包括具有计算装置（CCL）和存储空间的计算机以及用于检测复用无线电信号（MPX）中的正（N+）和负（N-）噪声尖峰的装置（D+、D-），所述计算装置（CCL）、存储空间和所述用于检测正（N+）和负（N-）噪声尖峰的装置（D+、D-）被适配成实现根据前述权利要求中的任一项所述的方法。

8.无线电接收器，其包括根据前一权利要求所述的同频扰乱检测***。

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。