Способ и система для приема сигналов от радиостанции

Способ и система для приема сигналов от радиостанции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу приема сигналов от радиостанции и системе для его осуществления, содержащей по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для оцифровки всего требуемого частотного диапазона, принимаемого посредством по меньшей мере одной антенны, например диапазона ультракоротких волн с частотной модуляцией (УКВ-ЧМ), т.е. частотного ЧМ-диапазона.

В применяемых в настоящее время радиоприемниках для приема УКВ-ЧМ-радиовещания имеются тюнеры, служащие для фильтрации поступающего на антенну радиоприемника высокочастотного сигнала, его усиления и смешивания этого сигнала с подходящей промежуточной частотой, например 10,7 МГц. За этим следует либо аналоговая демодуляция сигнала, либо производится оцифровка сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя и последующая его цифровая демодуляция.

Так, например, из документов US 6334051 В1 и WO 2009/021247 А1 известны решения, согласно которым осуществляется аналого-цифровое преобразование двух или более радиосигналов и выбирается соответствующий нужный сигнал.

Недостатком этих известных из уровня техники тюнеров является то, что перед оцифровкой сигнала происходит сильное уменьшение ширины его полосы, вследствие чего для приема двух или более сигналов, т.е. приема вещания двух или более радиостанций, на каждый подлежащий приему сигнал необходимо использовать по полному тракту приемника, состоящему из тюнера и АЦП.

Однако в настоящее время, особенно в автомобильных радиоприемниках, часто нужны два или более трактов для реализации, в частности в одном автомобильном радиоприемнике, важных и желательных функций, таких как улучшение приема посредством алгоритмов разнесения, работающих в фоновом режиме тюнеров для приема данных от системы передачи информационных сообщений одновременно с радиосигналом (RDS, сокр. от англ. "Radio Data System"), наблюдения за радиостанциями, передающими данные по каналу автодорожных сообщений (ТМС, сокр. от англ. "Traffic Message Channel") и прочих целей.

Это означает, что необходимы по меньшей мере два тракта приемника, каждый из которых состоит из тюнера и АЦП, что влечет за собой нежелательные дополнительные затраты на компоненты конструкции.

В более новых предлагаемых системах предусмотрено, что весь УКВ-ЧМ-диапазон оцифровывается с помощью широкополосного АЦП, для того чтобы иметь в наличии весь этот диапазон в цифровой форме. Одно такое решение раскрыто, например, в документе DE 102008012127 А1. Из этой публикации известно аналого-цифровое преобразование радиодиапазонов целиком, например AM- или УКВ-ЧМ-диапазонов.

Кроме того, из документа DE 69837941 Т2 известны широкополосный приемник и способ дискретизации канала для применения в мобильной радиосвязи. При этом осуществляется аналого-цифровое преобразование всей принимаемой полосы и происходит поиск каналов передачи полезного сигнала в пределах полосы, что позволяет затем определять канал с более высокой скоростью.

Исходя из вышеизложенного, задача настоящего изобретения состоит в разработке усовершенствованных системы и способа приема сигналов от радиостанции, в частности ЧМ-радиостанции, обеспечивающих возможность улучшенного приема сигналов от радиостанции.

Указанная задача решается согласно настоящему изобретению совокупностью признаков, изложенных в независимых пунктах 1, 5, 16-18 формулы изобретения.

В одном своем варианте предлагаемая система для приема сигналов от ЧМ-радиостанции содержит по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь для оцифровки всего частотного ЧМ-диапазона, принимаемого посредством по меньшей мере одной антенны, с получением сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и блок цифровой обработки сигналов, выполненный с возможностью оценивания качества приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, выбора на основе выполненной оценки по меньшей мере двух из сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, демодуляции по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и комбинирования по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции.

В одном своем варианте предлагаемый способ приема сигналов от ЧМ-радиостанции характеризуется тем, что посредством по меньшей мере одного аналого-цифрового преобразователя оцифровывают весь частотный ЧМ-диапазон, принимаемый посредством по меньшей мере одной антенны, и посредством блока цифровой обработки сигналов оценивают качество приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, на основе выполненной оценки выбирают по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, демодулируют по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и комбинируют по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции.

В другом своем варианте предлагаемая система для приема сигналов от радиостанции содержит по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь для оцифровки всего требуемого частотного диапазона, принимаемого посредством по меньшей мере одной антенны, с получением сигналов, принятых на различных частотах излучения, и блок цифровой обработки сигналов, выполненный с возможностью периодического оценивания качества приема каждого из сигналов, принятых на различных частотах излучения, выбора более качественных сигналов, демодуляции по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения радиостанции, комбинирования указанных по меньшей мере двух сигналов и осуществляемого в зависимости от качества приема одного из оцененных сигналов переключения на другой сигнал путем микширования наплывом двух указанных сигналов.

В другом своем варианте предлагаемый способ приема сигналов от радиостанции характеризуется тем, что посредством по меньшей мере одного аналого-цифрового преобразователя оцифровывают весь требуемый частотный диапазон, принимаемый посредством по меньшей мере одной антенны, и посредством блока цифровой обработки сигналов периодически оценивают качество приема каждого из сигналов, принятых на различных частотах излучения, выбирают более качественные сигналы, демодулируют по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения радиостанции, комбинируют указанные по меньшей мере два сигнала, причем в зависимости от качества приема одного из оцененных сигналов осуществляют переключение на другой сигнал путем микширования наплывом двух указанных сигналов.

Предлагаемые в изобретении система и способ приема сигналов от радиостанции позволяют с помощью по меньшей мере одного аналого-цифрового преобразователя оцифровывать весь требуемый частотный диапазон, принимаемый посредством по меньшей мере одной антенны, например УКВ-ЧМ-диапазон, и, кроме того, предусмотрены средства для последующей демодуляции по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения радиостанции и их дальнейшего использования.

Теперь благодаря использованию всего принимаемого диапазона достигается оптимизированный прием сигналов от радиостанции. Для этого используются различные каналы приема сигналов радиостанции.

Обычно прием радиопрограммы должен производиться на нескольких частотах излучения от f₁ до f_N. С помощью системы прямой дискретизации может быть обеспечена одновременная демодуляция сигналов этих частот излучения в блоке цифровой обработки сигналов. Благодаря комбинированию сигналов, принятых на различных частотах излучения радиостанции (от f₁ до f_N), можно получить улучшенный принимаемый сигнал по сравнению со случаем приема только одной частоты излучения.

В зависимых пунктах формулы изобретения приведены предпочтительные варианты выполнения изобретения.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения оценивают качество приема сигналов, принятых на различных частотах излучения, и выбирают из них тот сигнал, который оценен как принятый качественнее.

При этом может быть предусмотрено, что вынесение оценки качества приема осуществляется постоянно и при необходимости происходит переключение на другой сигнал. При этом термин "постоянно" означает не то, что оценивание обязательно должно происходить непрерывно: напротив, при употреблении этого термина в описанном варианте осуществления его следует понимать в том смысле, что оценивание осуществляется, по меньшей мере, все снова и снова, т.е. периодически, а не только однократно. Это особенно предпочтительно для автомобильных радиоприемников, поскольку в их случае за счет постоянной смены местоположения также непрерывно изменяется качество отдельных сигналов. Также можно сказать, что оценивание качества сигнала зависит от времени и может складываться, например, из напряженности поля и других показателей качества сигнала.

В одном варианте осуществления переключение между сигналами различных частот излучения может происходить напрямую.

Однако вполне предпочтительным является также и вариант, при котором переключение осуществляется путем микширования наплывом двух сигналов.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения комбинируют друг с другом по меньшей мере два или даже более сигналов, принятых на различных частотах излучения радиостанции, в один сигнал. Таким образом можно получить улучшенный принятый сигнал.

При этом согласно предпочтительному варианту осуществления может быть предусмотрено, что комбинируемые сигналы по-разному взвешивают, что может приводить к еще более улучшенному радиоприему.

Взвешивание сигналов при этом тоже может зависеть от времени и быть основано, например, на оценке качества приема, например, путем оценивания напряженности поля и/или качества сигналов.

Вместе с тем, также можно было бы обеспечить возможность переключения между различными комбинированными сигналами.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения комбинирование сигналов, принятых на различных частотах излучения, осуществляют перед демодуляцией. Однако также вполне возможно осуществлять комбинирование сигналов после демодуляции.

Помимо этого, комбинирование сигналов, принятых на различных частотах излучения, можно еще более улучшить, если сигналы синхронизированы во времени. Такая синхронизация может быть рассчитана, например, методом корреляции.

Кроме того, дополнительное улучшение комбинирования сигналов, принятых на различных частотах излучения, можно получить в случае, если после демодуляции осуществлять согласование амплитуд сигналов, например, изменением девиации частоты сигналов.

Здесь следует подчеркнуть, что описанное изобретение не ограничивается применением одного АЦП и одной антенны, а можно его распространить также на системы с несколькими антеннами и/или несколькими АЦП. Таким образом, подлежащие комбинированию сигналы различных частот излучения радиопрограммы могут приниматься также посредством различных антенн и, при необходимости, оцифровываться с помощью различных АЦП.

Кроме того, также объектом настоящего изобретения машиночитаемый носитель данных, на котором хранится компьютерная программа, которая при ее выполнении на компьютере обеспечивает осуществление предлагаемого в изобретении способа приема сигналов от ЧМ-радиостанции.

Далее изобретение более подробно рассматривается на примере его варианта осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - прямая дискретизация частотного диапазона по варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 - блок-схема последовательности выполнения операций предлагаемого в изобретении способа в предпочтительном варианте осуществления;

на фиг. 3 - блок-схема последовательности выполнения операций предлагаемого в изобретении способа в другом предпочтительном варианте осуществления.

На фиг. 1 в качестве примера показана система для прямой дискретизации всего УКВ-ЧМ-диапазона (диапазона ультракоротких волн с частотной модуляцией) приемного устройства автомобильного радиоприемника. Система содержит антенну 10, высокочастотный (ВЧ) входной каскад 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12 и блок 13 цифровой обработки сигналов. При этом ВЧ входной каскад 11 включает в себя, например, полосовой фильтр, при необходимости усилитель и схему автоматической регулировки усиления (АРУ; англ. AGC, сокр. от "automatic gain control"). При этом блок 13 цифровой обработки сигналов может представлять собой, например, цифровой сигнальный процессор ЦСП (англ. DSP, сокр. от англ. "Digital Signal Processor"), в котором может происходить демодуляция любого числа каналов радиопередатчика, в зависимости от имеющегося вычислительного ресурса.

На показанной на фиг. 2 блок-схеме последовательности выполнения операций проиллюстрирован способ приема сигналов от радиостанции в соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления.

На фиг. 2 показано, что сначала принимают (20) частотный диапазон, например, посредством антенны. Затем этот принятый частотный диапазон на следующем шаге (21) фильтруют и, возможно, усиливают, что производится посредством ВЧ входного каскада. После этого весь частотный диапазон оцифровывают (22) с помощью широкополосного АЦП. На следующем шаге демодулируют (23) по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения радиостанции, а затем их комбинируют (24).

В показанном на фиг. 3 варианте осуществления изобретения опять, как и в предыдущем, сначала принимают (20) частотный диапазон, например, посредством антенны. Затем этот принятый частотный диапазон на следующем шаге (21) фильтруют и, возможно, усиливают, что производится посредством ВЧ входного каскада. После этого весь частотный диапазон оцифровывают (22) с помощью широкополосного АЦП. На следующем шаге комбинируют (24) по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения радиостанции, а уже потом их демодулируют (23).

1. Система для приема сигналов от ЧМ-радиостанции, содержащая:- по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь (12) для оцифровки (22) всего частотного ЧМ-диапазона, принимаемого (20) посредством по меньшей мере одной антенны (10), с получением сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции; и- блок (13) цифровой обработки сигналов, выполненный с возможностью оценивания качества приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, выбора на основе выполненной оценки по меньшей мере двух из сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, демодуляции (23) по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и комбинирования (24) по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции.

2. Система по п.1, в которой блок (13) цифровой обработки сигналов выполнен с возможностью одновременной демодуляции (23) по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения радиостанции, с получением по меньшей мере двух соответствующих демодулированных сигналов, и с возможностью комбинирования (24) демодулированных таким образом сигналов.

3. Система по п.1, в которой блок (13) цифровой обработки сигналов выполнен с возможностью периодического оценивания качества приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и последующего выбора и комбинирования по меньшей мере двух из этих сигналов на основе периодически осуществляемой оценки.

4. Система по п.1, в которой прием осуществляется посредством одной антенны (10).

5. Способ приема сигналов от ЧМ-радиостанции, характеризующийся тем, что посредством по меньшей мере одного аналого-цифрового преобразователя (12) оцифровывают (22) весь частотный ЧМ-диапазон, принимаемый (20) посредством по меньшей мере одной антенны (10), и посредством блока (13) цифровой обработки сигналов оценивают качество приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, на основе выполненной оценки выбирают по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, демодулируют (23) по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и комбинируют (24) по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции.

6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что выбирают сигналы, оцененные как более качественные.

7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что качество приема оценивают периодически и в зависимости от оценки качества приема осуществляют переключение на другой сигнал.

8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что переключение на другой сигнал происходит напрямую.

9. Способ по п.5, характеризующийся тем, что комбинируемые сигналы взвешивают по-разному.

10. Способ по п.5, характеризующийся тем, что комбинирование (24) осуществляют перед демодуляцией (23) или после нее.

11. Способ по п.10, характеризующийся тем, что сигналы синхронизированы во времени.

12. Способ по п.10, характеризующийся тем, что согласовывают амплитуды сигналов.

13. Способ по п.5, характеризующийся тем, что по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, демодулируют (23) одновременно с получением по меньшей мере двух соответствующих демодулированных сигналов и демодулированные таким образом сигналы комбинируют (24).

14. Способ по п.5, характеризующийся тем, что качество приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, оценивают периодически, после чего на основе периодически осуществляемой оценки выбирают и комбинируют по меньшей мере два из этих сигналов.

15. Способ по п.5, характеризующийся тем, что прием осуществляют посредством одной антенны (10).

16. Способ приема сигналов от радиостанции, характеризующийся тем, что посредством по меньшей мере одного аналого-цифрового преобразователя (12) оцифровывают (22) весь требуемый частотный диапазон, принимаемый (20) посредством по меньшей мере одной антенны (10), и посредством блока (13) цифровой обработки сигналов периодически оценивают качество приема каждого из сигналов, принятых на различных частотах излучения, выбирают более качественные сигналы, демодулируют (23) по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения радиостанции, комбинируют (24) указанные по меньшей мере два сигнала, причем в зависимости от качества приема одного из оцененных сигналов осуществляют переключение на другой сигнал путем микширования наплывом двух указанных сигналов.

17. Система для приема сигналов от радиостанции, содержащая:- по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь (12) для оцифровки (22) всего требуемого частотного диапазона, принимаемого (20) посредством по меньшей мере одной антенны (10), с получением сигналов, принятых на различных частотах излучения; и- блок (13) цифровой обработки сигналов, выполненный с возможностью периодического оценивания качества приема каждого из сигналов, принятых на различных частотах излучения, выбора более качественных сигналов, демодуляции (23) по меньшей мере двух сигналов, принятых на различных частотах излучения радиостанции, комбинирования (24) указанных по меньшей мере двух сигналов и осуществляемого в зависимости от качества приема одного из оцененных сигналов переключения на другой сигнал путем микширования наплывом двух указанных сигналов.

18. Машиночитаемый носитель данных, на котором хранится компьютерная программа, которая при ее выполнении на компьютере обеспечивает осуществление способа приема сигналов от ЧМ-радиостанции, характеризующегося тем, что посредством по меньшей мере одного аналого-цифрового преобразователя (12) оцифровывают (22) весь частотный ЧМ-диапазон, принимаемый (20) посредством по меньшей мере одной антенны (10), с получением сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и посредством блока (13) цифровой обработки сигналов оценивают качество приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, на основе выполненной оценки выбирают по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, демодулируют (23) по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции, и комбинируют (24) по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения ЧМ-радиостанции.

19. Машиночитаемый носитель данных по п.18, характеризующийся тем, что по меньшей мере два сигнала, принятых на различных частотах излучения радиостанции, демодулируют (23) одновременно с получением по меньшей мере двух соответствующих демодулированных сигналов и демодулированные таким образом сигналы комбинируют (24).

20. Машиночитаемый носитель данных по п.18, характеризующийся тем, что качество приема сигналов, принятых на различных частотах излучения ЧМ- радиостанции, оценивают периодически, после чего на основе периодически осуществляемой оценки выбирают и комбинируют по меньшей мере два из этих сигналов.

21. Машиночитаемый носитель данных по п.18, характеризующийся тем, что прием осуществляют посредством одной антенны (10).