用于實施信號質量度量和天線分集切換控制的方法和裝置的制造方法
【專利說明】
[00011 本申請是申請號為201280036254.8、申請日為2012年6月20日、發明名稱為"用于 實施信號質量度量和天線分集切換控制的方法和裝置"的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及數字無線電廣播接收器，并且尤其涉及用于在無線電接收器中實施用 于天線分集切換的信號質量度量和切換控制邏輯的方法和裝置。
【背景技術】
[0003] 數字無線電廣播技術將數字音頻和數據服務輸送至移動的、便攜的、及固定的接 收器。被稱為帶內同頻（IB0C)數字音頻廣播(DAB)的一種類型的數字無線電廣播使用現有 中頻(MF)和甚高頻(VHF)無線電波段中的地面發射器。由艾比奎蒂數字公司開發的高清 (HD)Radio ?技術是用于數字無線電廣播和接收的IB0C實施方式的一個實例。
[0004] IBOC DAB信號能夠以包括模擬調制載波結合多個數字調制載波的混合格式或以 未使用模擬調制載波的全數字格式進行傳輸。使用混合模式，廣播裝置可以持續傳輸同時 具有更高質量和更穩健數字信號的模擬調幅(AM)和調頻(FM)，允許它們自己及它們的收聽 者進行模數無線電轉換，同時維持它們當前的頻率分配。
[0005] IBOC DAB技術能夠提供優于現有模擬廣播格式的數字質量音頻。因為每個IB0C DAB信號都在現有AM或FM信道分配的頻譜屏蔽內進行傳輸，所以它不需要新的頻譜分配。 IBOC DAB促進頻譜秩序，同時使廣播裝置將數字質量音頻供應至收聽者的現有基礎。
[0006] 由國家廣播協會和消費者電子協會發起的標準制定組織，國家無線電系統委員 會，于2005年9月采用IB0C標準，指定NRSC-5。通過引用將NRSC-5的公開內容并入本文， NRSC-5闡述對通過AM和FM廣播信道來廣播數字音頻和輔助數據的要求。該標準及其參考文 件含有對射頻(RF)/傳輸子系統和輸送及服務多路復用子系統的詳細解釋。艾比奎蒂HD無 線電技術是NRSC-5 IB0C標準的一種實施方式。
[0007]其它類型的數字無線電廣播系統包括諸如XM無線電、天狼星(Sirius)及世界空間 (WorldSpace)的衛星系統，以及諸如數字無線電調幅廣播(DRM)、DRM+、Eureka 147(品牌為 DAB)、DAB版本2及FMeXtra的地面系統。正如在本文中所使用的，短語"數字無線電廣播"包 含包括帶內信道廣播的數字音頻廣播，以及其它數字地面廣播和衛星廣播。
[0008] 天線分集技術用于減輕由于接收到的FM信號的多徑傳播而導致的畸變和停歇的 影響。分集還能夠適應玻璃嵌入式窗口天線的方向特性。已經開發和部署過用于汽車FM接 收器的各種分集天線技術。雖然包括桌面、家庭影院、及便攜式接收器的所有FM接收器都能 受益于天線分集，但是只有汽車接收器目前采用分集技術。此外，為模擬FM接收器開發的分 集算法一般不適合于HD無線電數字接收。
[0009] 將期望擁有能夠用于控制天線分集切換(switching)的接收到無線電信號質量的 度量，以及適合于IB0C信號的切換控制邏輯。
【發明內容】
[0010]在第一方面，本發明提供一種用于探測無線電信號質量的方法，包括:接收包括被 一系列符號調制的數字部分的無線電信號，每個符號都包括多個采樣;計算鄰近符號的循 環前綴區內的端點采樣之間的相關點;并且使用相關點來產生數字信號質量度量。
[0011]在另一個方面，本發明提供一種裝置，包括:無線電接收器，包括用于接收具有被 一系列符號調制的數字部分的無線電信號的輸入端，每個符號都包括多個采樣，以及處理 器，用于計算鄰近符號的循環前綴區內的采樣之間的相關點以便產生數字信號質量度量。
[0012] 在另一個方面，本發明提供一種方法，包括:接收包括模擬調制部分的無線電信 號;對無線電信號的模擬調制部分進行數字采樣以便產生多個采樣;并且使用采樣塊的平 均振幅和均方根(RMS)振幅之比率來計算模擬信號質量度量。
[0013] 在另一個方面，本發明提供一種裝置，包括:無線電接收器，包括用于接收具有模 擬調制部分的無線電信號的輸入端；以及處理器，用于對模擬調制部分進行數字采樣以便 產生多個采樣;并且使用采樣塊的平均振幅和RMS振幅之比率來計算模擬信號質量度量。
[0014] 在另一個方面，本發明提供一種方法，包括：（a)接收多個天線元件上的無線電信 號；（b)為在每一個天線元件上接收到的信號計算信號質量度量；（c)確定用于當前選定天 線元件的信號質量度量和用于每一個其它天線元件的信號質量度量之差值；（d)發現最小 差值；（e)確定（1)用于當前選定天線元件的停留值是否大于最小差值的倍數，和(2)用于當 前選定天線元件的信號質量度量是否小于閾值;和(f)如果步驟(e)中的（1)或(2)之一或二 者都為是，則從當前選定元件切換至用于將無線電信號供應至接收器的其它天線元件之 一，并且重復步驟(b)至(e)。
[0015] 在另一個方面，本發明提供一種裝置，包括:多個天線元件，用于接收無線電信號； 開關，用于將一個或多個天線元件連接至接收器的輸入端;及處理器，用于(a)為每一個天 線元件上接收到的信號計算信號質量度量，（b)確定用于當前選定天線元件的信號質量度 量和用于每一個其它天線元件的信號質量度量之差值，（c)發現最小差值，（d)確定（1)停留 值是否大于最小差值的倍數，和（2)用于第一天線元件的信號質量度量是否小于閾值，和 (e)如果步驟(e)中的（1)或(2)之一或二者都為是，則控制開關以便從當前選定元件切換至 用于將無線電信號供應至接收器的其它天線元件之一，并且重復步驟(a)至(d)。
[0016] 在另一個方面，本發明提供一種方法，包括:接收多個天線元件上的無線電信號； 為在每一個天線元件上接收到的信號計算信號質量度量;使用用于當前將無線電信號供應 至接收器的天線元件的信號質量度量來確定分集切換是否是期望的；并且產生代理控制信 號，其使分集切換控制實施期望的天線元件切換。
[0017] 在另一個方面，本發明提供一種方法，包括:接收多個天線元件上的無線電信號， 其中無線電信號包括模擬調制部分和數字調制部分;為接收到的無線電信號的模擬調制部 分計算模擬信號質量度量；為接收到的無線電信號的數字調制部分計算數字信號質量度 量;并且使用模擬信號質量度量或數字信號質量度量來選擇要連接至接收器輸入端的一個 或多個天線元件，其中用于基于模擬信號質量度量來選擇天線元件的反應時間短于用于基 于數字信號質量度量來選擇天線元件的反應時間。
[0018] 在另一個方面，本發明提供一種裝置，包括:多個天線元件，用于接收無線電信號， 其中無線電信號包括模擬調制部分和數字調制部分;開關，用于將一個或多個天線元件連 接至接收器的輸入端;及處理器，用于為接收到的無線電信號的模擬調制部分計算模擬信 號質量度量，為接收到的無線電信號的數字調制部分計算數字信號質量度量，并且使用模 擬信號質量度量或數字信號質量度量來產生用于選擇要連接至接收器輸入端的一個或多 個天線元件的切換控制信號;其中用于基于模擬信號質量度量來選擇天線元件的反應時間 短于用于基于數字信號質量度量來選擇天線元件的反應時間。
【附圖說明】
[0019] 圖1是用于帶內同頻數字無線電廣播系統的FM接收器的框圖。
[0020] 圖2是能夠用于圖1中接收器的隔離濾波器的框圖。
[0021] 圖3是用于數個測量值采樣上的上部和下部數字邊帶的質量值的圖形。
[0022] 圖4是作為載波噪聲比函數的模擬信號質量度量的圖形。
[0023]圖5是包括使用模擬和數字信號質量度量的天線分集的接收器的功能框圖。
[0024]圖6是具有切換分集的一個實例汽車FM接收器的簡化框圖。
[0025]圖7是具有切換分集的可選FM IB0C汽車接收器的簡化框圖。
[0026] 圖8是具有使用代理分集控制信號的切換分集的可選FM接收器的簡化框圖。
【具體實施方式】
[0027] 在一個方面，此發明涉及用于實施信號質量度量的方法和裝置，該信號質量度量 能夠用于實施HD無線電接收器內的天線分集切換。在美國專利No. 7，933，368"用于實施數 字信號質量度量的方法和裝置"和美國專利申請公開No. 2009/0079656中提供對HD無線電 廣播系統的說明，通過引入將專利并入本文。
[0028] 如美國專利申請公開No. 2009/0079656中所示，混合FM IB0C波形包括位于廣播信 道中心內的模擬調制信號、上邊帶內的第一多個均勻間隔正交頻分多路復用副載波、及下 邊帶內的第二多個均勻間隔正交頻分多路復用副載波。數字調制副載波被劃分成分區并且 不同副載波被指定為基準副載波。在一種實施方式中，頻率分區是含有18個數據副載波和 一個基準副載波的一組19個正交頻分多路復用(0FDM)副載波。
[0029] 美國專利申請公開No. 2009/0079656中示出的混合波形包括模擬FM調制信號，加 上數字調制副載波。副載波位于均勻間隔的頻率位置上。每個副載波的幅度都能夠按幅度 比例因子進行縮放。
[0030]具有HD無線電信號的分集
[0031] HD無線電信號總是攜載數字分量，并且模擬主機信號還存在于更常見的混合信號 中。由于交織、前向糾錯(FEC)編碼和頻率/時間分集的數字屬性，數字信號分量比其模擬對 應物更耐衰減。能夠利用信道狀態信息(CSI)估計隨著用于數字信號的時間和頻率來跟蹤 選擇性衰減。CSI用于獲得作為其估計可靠性的函數的符號信息的權值。然而，適應定向天 線圖或持續相當大部分交織器跨度的長時間、平衰減停歇仍需要天線分集。因為數字信號 被相干探測和跟蹤，所以每個天線切換事件都可能造成CSI和相干跟蹤中的符號出錯和臨 時損失。對數字調制解調器的更改已經被