用于单调谐器系统的使 FM 调谐器灵敏度动态适应于本地 环境的方法和装置 技术领域 本发明涉及用于在车辆中使用的无线电设备， 更具体地说， 涉及用于在车辆中使 用的无线电设备的灵敏度设置。
背景技术 随着车载无线电设备更加广泛地分布在世界各地， 对无线电设备来说， 检测其环 境的特性， 并据此调整无线电设备的内部设置变得更有利。目前， 多数数字 AM/FM 调谐器对 于调谐器自动搜索操作 ( 即， 调谐器自动扫描频带， 直到调谐器到达并停留在信号足够强 的频率的操作 ) 使用固定调谐器灵敏度阈值。多数数字 AM/FM 调谐器对于其它功能也使用 固定参数。 固定调谐器灵敏度阈值和固定参数的使用可能导致在不同信号条件下不均匀的 音频质量。一般在依照地区的校准数据内定义所述固定阈值和参数值。
就调谐器灵敏度阈值来说， 尽管较低的阈值使无线电设备能够更好地区分噪声和 有效电台， 但固定的较高水平阈值的使用可能限制当驾驶员从市区到郊区或者乡村周边环 境时无线电设备借助自动搜索操作来识别有效电台的能力。由于在郊区或乡村环境中， 无 线电设备可能仅收到比被设置为上限的实际阈值低的较低信号电平， 因此借助调谐器搜索 操作来识别有效电台的能力较低。
多数数字 AM/FM 调谐器对其使用固定参数的一些其它功能包括软静音、 高切和立 体声混合。在低信号灵敏度条件下可以使用软静音来使音频静音， 以便防止静态噪声干扰 终端用户的收听舒适感。 同样地， 高切定义了当信号强度、 多径或相邻信道超过规定电平时 高频的限制。立体声混合通过将立体声信号混合成单声道信号， 并且当信号条件变好时将 信号从单声道变换回立体声， 来增强用户在刺耳环境下的整体收听体验。
在数字信号处理器 (DSP) 的操作中， “起始时间” 可定义带宽增大的速率， “释放时 间” 可定义带宽缩小的速率。常规 AM/FM 调谐器为软静音、 立体声混合和高切特征设置固定 的起始时间和释放时间。然而， 对于高灵敏度地区最优化的立体声混合的起始时间和释放 时间可能并不适用于低灵敏度地区。
在全球各个地区不同的无线电公约或标准是无线电数据系统 (RDS) 和无线电广 播数据系统 (RBDS) 的使用。RDS 是欧洲广播联盟的用于使用常规 FM 无线电广播来发送少 量数字信息的标准。 RDS 系统标准化几种类型的信息 ( 诸如时刻和曲目、 艺术家和无线电台 的标识 ) 的传输格式。RBDS 是 RDS 的美国版本。就 RDS/RBDS 灵敏度来说， 在能够达到 RDS/ RBDS 同步之前， 无线电设备一般需要一定的场强灵敏度， 以便接收在 RDS/RBDS 标准协议中 定义的节目标识码、 节目服务名称、 备用频率列表等。灵敏度可依赖于无线环境的特性， 包 括前端滤波器带宽、 场强、 目前收听的电台受到的多径和相邻信道干扰。
传统的车载无线电设备主机将用于调谐器自动搜索操作的两个调谐器搜索灵敏 度阈值设置， 即， 本地和 DX 阈值设置保存在校准数据内。本地搜索操作一般保持较高的阈 值， 并且在搜索的触发期间， 利用该较高阈值的第一遍搜索可能试图找到满足或超过该阈
值电平的电台信号。如果用本地阈值跨越整个频谱范围 ( 在美国是 87.7MHz ～ 107.9MHz) 完成一遍搜索之后， 未能找到超过阈值电平的信号， 则可以利用比本地阈值低的 DX 阈值来 寻找其信号超过较低的 DX 阈值的电台。
由于需要首先用本地阈值进行扫描， 随后再次用 DX 阈值进行扫描， 传统无线电设 备在低灵敏度区域中一般需要两遍扫描， 以便在没有满足本地阈值的电台的情况下找出满 足 DX 阈值的电台。在乡村区域中， 假定搜索速度为每个电台 75 毫秒， 则这两遍扫描要求用 户等待最多达 16 秒。也就是说， 美国 FM 频带具有 102 个频率， 在这些频率中的每个频率上 花费 75 毫秒需要大约 8 秒来完成一次扫描。
因此， 鉴于现有技术， 一种在非调谐器操作模式下设置阈值， 并且不必单独两次扫 描频谱的方法既未被预期， 也不是显而易见的。另外， 鉴于现有技术， 自适应地增大 IF 信号 的增益、 变更前端带宽界限、 和调整高切滤波器带宽的任何手段既未被预期， 也不是显而易 见的。 发明内容
本发明提供了一种使无线电设备主机通过在调谐器模式和非调谐器模式中的任 一种模式下进行不会被终端用户察觉的灵敏度检查， 来测量无线电设备主机所在地区的总 灵敏度的方法。因此， 可根据本地环境来动态地调适调谐器灵敏度。本发明提供一种动态 地调适调谐器灵敏度、 音频灵敏度和 RDS/RBDS 灵敏度， 以匹配无线电设备目前所处的环境 的本地灵敏度的方法和系统。
在低灵敏度地区的情况下， 为了提高 RDS/RBDS 灵敏度， 无线电设备可根据无线电 设备目前所处的地区的当前灵敏度， 自适应地启用或禁用最高达 6dBuV 的中频 (IF) 增益。
关于音频灵敏度设置， 在无线电设备主机上调节的音频参数可涉及增强收听者在 驾驶期间的舒适感体验的立体声混合、 软静音和高切的参数。音频收听舒适感还取决于动 态地调适前端 IF 滤波器带宽。在可由相邻信道干扰引起的低信号质量的情况下， 可以限制 前端 IF 滤波器带宽， 以确保干扰被切除。尽管这可改善音频收听舒适感， 但如果使最小带 宽保持过窄， 则可间接影响 RDS 同步和存在于 FM 立体声多路传输 (MPX) 信号的 57kHz 副载 波中的 RDS/RBDS 信号的解码。
本发明的一种形式包含一种操作单调谐器无线电设备的方法， 包括 ： 调谐到第一 频率。检测与第一频率相关联的第一信号的中止。将调谐从第一频率切换到第二频率。测 量第二频率的信号质量度量。将调谐从第二频率切换到第一频率。
本发明的另一种形式包含一种配置调谐器的方法， 包括 ： 搜索一个范围的无线电 频率。对于多个频率中的每个频率测量信号质量度量。计算信号质量度量的多个测量结果 的平均值和标准偏差。为调谐器选择一组工作频率。所述选择取决于所述计算步骤。
而本发明的另一形式包含一种操作单调谐器无线电设备的方法， 包括 ： 调谐到第 一频率。检测与第一频率相关联的第一信号的中止。将调谐从第一频率切换到第二频率。 测量第二频率的信号质量度量。 将调谐从第二频率切换到第一频率。 监测车辆行进的距离。 只有当自前次测量第二频率的信号质量度量起车辆行进了阈值距离时， 才能够再次测量第 二频率的信号质量度量。
本发明的一个优点在于， 无线电设备能够测量当前本地环境， 这使得能够改善RDS/RBDS 灵敏度等。
另一个优点在于， 本发明通过进行用户察觉不到的检查， 可克服在调谐器模式下 进行质量检查的困难。具体地讲， 可在 FM 调谐器来源和非调谐器来源下进行调谐器灵敏度 检查。每当 DSP 检测到中止时， 可智能地和机会性地进行 FM 来源下的检查。
另一个优点在于， 为了限制检查的数量， 并确保有效地完成检查， 每个质量检查更 新可以与按照车辆的速度递减的计时器相关联。在一个实施例中， 如果对特定频率进行了 质量检查， 则当且仅当该计时器期满时， 才再次对同一电台进行质量检查。 单次计时器可确 保不会紧接着进行连续的检查， 以避免音频被静音足够长的时间以致用户能够察觉到所述 检查。
另一个优点在于， 本发明能够实现无线电设备的改进的调谐器、 音频和 RDS/RBDS 灵敏度。
又一个优点在于， 本发明适用于任何 AM 或 FM 数字调谐器系统。
又一个优点在于， 本发明消除了经历两遍扫描的需要， 或为了能够调整阈值而处 于非调谐器来源下的需要。
又一个优点在于， 尽管本发明可通过动态地调适其阈值来帮助自动搜索操作， 但 可以将本发明的应用扩展到为 OEM 客户所请求的附加特征， 诸如自动保存预置和动态电台 列表提供动态阈值设置。例如， 自动保存是要求无线电设备扫描整个频谱， 并将 12 个最佳 频率保存到 RAM 中， 以便当需要时由用户再调用所述频率的特征。 附图说明 结合附图， 参考本发明的实施例的下述说明， 本发明的上述及其它特征和目的以 及实现它们的方式将变得更明显， 并将更好地理解发明本身， 其中 ：
图 1 是 FM 调谐器灵敏度的一组图 ；
图 2 是示例了本发明的无线电系统的一个实施例的方框图 ；
图 3 是描述在相邻频率检查期间的静音的时序图 ；
图 4a 是在本发明的方法的一个实施例中的 FM 频率扫描中测量的场强与 FM 频率 的例证图 ；
图 4b 是在本发明的方法的一个实施例中， 在 FM 频率扫描中测量的场强与 FM 频率 的另一例证图 ；
图 5 是本发明的进行质量检查的方法的一个实施例的流程图 ；
图 6 是本发明的判决分析方法的一个实施例的流程图 ；
图 7 是本发明的用于操作车辆内的无线电设备的方法的一个实施例的流程图 ； 以 及
图 8 是本发明的用于配置调谐器的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面公开的实施例不旨在穷举， 或将本发明局限于在下面的说明中公开的具体形 式。相反， 选择和说明实施例是为了使本领域的技术人员可利用其教导。
现在参见附图， 具体参见图 1， 图中示出了典型的 FM 调谐器灵敏度曲线， 该曲线图示了单位为 dBuV 的信号电平 (x 轴 ) 与信噪比 (y 轴 ) 的关系。各个曲线图包括特定无线 电设备的高切性能、 软静音截止、 立体声信号噪声和单声道信号噪声电平。
软静音、 高切和立体声混合参数的设置一般基于无线电设备主机当前所处的环境 的本地灵敏度而变化。这些设置一般根据天线类型 ( 即， 无源天线、 有源天线或分集天线 ) 和地区而变化。例如， 高切值可根据高灵敏度地区和低灵敏度地区而变化。
上面提及的参数一般按地区变化， 并且还可根据车载无线电设备目前所处的区域 的总灵敏度而变化。 可以使用现场测试来识别既满足低灵敏度地区又满足高灵敏度地区的 性能要求的唯一一组系数。
本发明可提供使无线电设备从目前收听的电台扫描相邻频率， 并计算诸如信号强 度的信号参数关于平均值的标准偏差的构架。 无线电设备可利用该信息来设置搜索停止的 动态阈值， 即， 设置信号参数阈值， 如果某一频率的信号参数超过该阈值， 则使调谐器停在 该频率。 无线电设备还可将每个地区的一组适当的音频系数， 即， 信号参数阈值载入存储器 中。 借助本发明， 不再需要对于 DX 阈值进行第二遍扫描。 相反， 无线电设备可以利用根据测 得的本地环境的特性而动态变化的单一阈值。对于音频灵敏度调谐， 本发明可使无线电设 备能够根据汽车是在高灵敏度地区还是在低灵敏度地区， 动态地载入单独的多组系数， 即， 单独的多组阈值。 如果无线电设备能够测量它所处的地区的灵敏度， 或者如果无线电设备能够确定 目前收听的电台的当前灵敏度， 则无线电设备可以在调谐器 IC 动态地启用和禁用最高达 6dBuV 的中频信号增益。在可由相邻信道干扰造成的低信号质量的情况下， 可以限制前端 IF 滤波器带宽， 以便切除干扰。 尽管这可有助于音频收听舒适感， 但如果使最小带宽保持过 窄， 则可间接地影响 RDS 同步和存在于 FM MPX 信号的 57kHz 副载波中的 RDS/RBDS 信号的 解码。
已知当无线电设备处于例如非调谐器来源时， 地区的灵敏度也会使无线电设备增 大其前端带宽， 使得能够按照有益于 RDS/RBDS 灵敏度的方式来实现 RDS/RBDS 后台扫描。 可 以使最小带宽保持足够宽而不抑制 57kHz FM MPX 副载波信号。
在常规的无线电设备中， 启用或禁用 IF 增益特征或者变更前端 IF 滤波器带宽是 只在制造过程中配置并且在制造之后保持固定的静态特征。 本发明提供一种自适应地增大 IF 信号的增益的手段， 在当多径和超声噪声在一定限制内， 并且如果无线电设备能够测量 当前本地环境的某些情况下， 可改善 RDS/RBDS 灵敏度。上面使用了术语 “某些情况” ， 因为 除了放大信号之外， 应小心地使用 IF 增益。具体地说， 如果存在高的多径和相邻信道噪声， 则 IF 增益也会放大噪声， 这对音频质量整体具有不利影响。
本发明提供一种当在调谐器 FM 来源时进行后台检查的方法。本发明的无线电系 统 20( 图 2) 可包括用于处理用户输入的微控制器 22。数字信号处理器 (DSP)24 可用于提 供空中传播的 IF 输入信号的音频解调。 DSP 24 也可用于经由诸如 I2C 的串行通信协议， 向 主微控制器 22 提供质量信息参数。质量信息参数可包括多径、 相邻信道噪声和场强。DSP 24 可依靠调谐器 IC 26 进行前端 RF 解调和增益控制。调谐器 IC 26 还可向 DSP 24 输出 中频， 在 DSP 24， 中频可被解调和处理。调谐器 IC 26 在将信号转发给 DSP 24 之前， 还可 向 IF( 中频 ) 提供最高达 6dBuV 的增益。如附图标记 27 所示， 调谐器 IC 26 和 DSP 24 之 间的通信可以经由诸如以 400kbps 工作的 I2C 的串行通信协议进行。
天线系统 28 可以与调谐器 IC 26 可通信地耦接。天线系统 28 可以例如采取相位 分集的无源天线杆或有源天线杆的形式。
DSP 24 可提供解调的调谐器音频的信号质量参数化， 并经由串行总线 30 使其对 于微控制器 22 可用。在一个实施例中， 串行通信总线 30 呈 400kbps 的高速 I2C 的形式。
信号参数化可包括场强、 多径和超声噪声。 场强可以给出信号接收的指示， 并且可 帮助确定无线电台在用户附近是否具有良好的信号覆盖。场强质量参数适用于 AM 和 FM 调 制信号接收两者。
尽管信号能够具有高场强， 但它会经受由反射 / 偏转信号的树木和高大建筑物所 引起的反射。多径参数使得能够确定多径的水平， 并且可影响接收质量。多径质量参数适 用于 AM 和 FM 调制信号接收两者。
无线电台常常会过调制其信号， 导致相邻信道干扰。例如在美国， FM 频率间隔 200kHz。在邻近目前收听的电台的相邻电台具有高场强的情况下， 相邻信道干扰可导致超 声噪声。 高场强可导致相邻电台的频谱与目前收听电台的频谱重叠， 从而造成音频失真。 如 果 DSP 检测到在 IF 解调之后超出 150kHz 频带的谐波， 则 DSP 一般可检测到超声噪声。
本发明的新特征是 ： 在用户正在收听作为当前前台来源的 FM 信号的同时对 FM 信 号进行采样。与在 FM 模式下， 尤其是在单调谐器环境下进行灵敏度检查相关联的困难在 于： 收听者正在收听的调谐器不得不暂时切换到另一个电台， 进行质量检查， 随后重新调谐 到先前收听的电台。在电台的切换和电台的重新调谐之间的时间段期间， 用户不能收听该 电台。所收听电台的信号的这种中断可被用户感知， 从而对用户来说可以是烦恼的来源。 如果音频系统是光盘 (CD) 或非调谐器来源， 则能够容易地进行频率的频带扫描 检查， 因为调谐器能够完成所述检查， 而用户察觉不到检查， 因为用户正在收听非调谐器来 源。为了能够以不可察觉的方式进行检查， 本发明可利用包括中止检测逻辑的 DSP， 所述中 止检测逻辑能够检测解调的音频流的中止 ( 即， 静默或无声活动的时间段 )。 在一个实施例 中， 通过计算特定时间窗口内的过零点的数量来检测中止， 其中， 所述过零点可被定义为信 号强度的值下降到零或者接近零。 在另一个实施例中， 通过利用信号强度阈值来检测中止， 低于该信号强度阈值， 音频就可被表征为中止。 在一个实施例中， 当中止的持续时间超过约 40 毫秒时， 就可识别该中止。
可以假定中止已进行的时间段越长， 未来中止将持续的时间段就越长。 从而， 在假 定中止更可能持续得足够长以完成质量检查的情况下， 在中止已进行预定时间段， 诸如 40 毫秒之后可以发起质量检查。
每个识别的中止可中断主微处理器， 主微处理器随后可查询相邻频率以获得该相 邻频率的质量值。该质量值可以是多径、 信号强度和 / 或相邻信道噪声 ( 也称为 “超声噪 声” ) 的函数。
图 3 是描述在 DSP 24 的中止检测逻辑所触发的相邻频率检查期间的静音的时序 图。如附图标记 32 所示， 在音频频率 (AF) 保持线为低电平时发生静音。在图 3 示例的例 子中， 附图标记 32 所表示的使用调谐器 IC 26 与 DSP 24 交互的相邻频率检查具有约为 5.2 毫秒的持续时间。 调谐电压的量值可取决于相邻频率跃变， 即， 取决于目前收听的频率和待 检查的相邻频率之间的频率差。在一个实施例中， 进行相邻频率检查所需的总时间约为 7 毫秒。AF 保持线可变成低电平， 以便在将调谐器 IC 26 实际调谐到特定相邻频率之前使音
频静音， 所述调谐由附图标记 34 表示。在如附图标记 36 所示开始调谐之后， 在如附图标记 38 所示在 AF 样本线变成高电平的时间期间进行实际采样之前， 可以提供约 1 毫秒的时间 用于稳定锁相环 (PLL) 锁定。在质量 AF 样本检查之后， 调谐频率可被设置回初始收听的电 台， 如附图标记 40 所示。在设置回调谐频率之后， 在如附图标记 42 所示， AF 保持线变成高 电平之前， 可为 PLL 设置提供时间， 以取消目前收听电台的音频的静音。
在一个实施例中， 在如附图标记 34 所示， 调谐器 IC 26 切换到相邻频率之后， 进行 质量样本检查， 以收集三个参数 ： 场强、 多径和超声噪声的读数。可经由设置在 400kbps 的 I2C 总线来收集所述读数。为了促进快速访问并避免关于场强、 多径和超声噪声参数而从 DSP 中的三个分离且不同的存储单元进行三次连续的 I2C 读取， DSP 24 可支持通过一次 I2C 读取来调用保持该信息的三个寄存器。为了能够实现单次 I2C 读取， DSP 24 可支持自动递 增和经由指针访问来映射不同存储单元的能力。 这些特征有助于在规定的时间范围内完成 质量样本检查， 并避免车辆上的乘客察觉到静音， 即音频广播的中断。
当对相邻频率进行质量样本检查时， 音频被静音最高达 5.2 毫秒， 即， 图 3 中的附 图标记 32 的近似持续时间， 用户对此察觉不到。然而， 应注意， 实际时间可根据从目前收听 的频率到被进行样本检查的频率的实际频率跃变而改变。相对长的跃变 ( 例如， 与从 87.7 到 90.0MHz 的相对短的跃变相比， 从 87.7 到 107.9MHz 的跃变 ) 需要更大的 PLL( 锁相环 ) 锁定时间。在一个实施例中， 进行质量样本检查所需的时间的上界约为 7 毫秒， 终端用户对 此察觉不到。
完成全频带搜索花费的实际时间可取决于检测到中止的次数。 根据在现场进行的 实验测量， 对于无线电谈话节目， 在一分钟的时间段内可存在最多达 15 次的中止检测。
当音频系统处于调谐器模式时， 每次质量样本检查可花费约 7 毫秒， 只要不是其 间没有暂停地连续， 即， 紧接着进行质量样本检查， 收听者就对此察觉不到。在一个实施例 中， 可以增加预防措施， 以防止或禁止进行连续的质量样本检查。否则， 连续进行检查可导 致大于 7 毫秒的音频广播的中断， 对终端用户来说， 这是可察觉的。
本发明可在实时多线程环境中使用。 诸如车载无线电设备的实时嵌入式系统可具 有连续运行的许多线程。 由于可有利地快速完成质量样本检查， 从而用户察觉不到它， 因此 在一个实施例中， 本发明使用事件线程处理器。事件线程处理器可由事件标记触发。每当 发生中止检测中断时， 可设置事件标记。 在一个实施例中， 事件线程处理器以较高的优先级 运行， 从而能够预先占有执行的当前线程， 导致约为 300 微秒数量级的实时确定性处理。
在一个实施例中， 无线电设备可经由全频带搜索来确定无线电设备的当前位置的 灵敏度。全频带搜索可为标准偏差提供更好的分辨率， 但它需要更多处理。在一个实施例 中， 只有当用户长时间段 ( 即， 在超过阈值时间段的时间段内 ) 地锁定某一电台时， 才进行 全频带搜索。在全频带搜索中， 在美国地区中可以检查最多达 102 个频率， 因为在美国 FM 频带 (87.7 ～ 107.9MHz， 间隔 200kHz) 中存在总共 102 个可能的电台。当在这种特定搜索 中时， 如果要进行全频带搜索， 则动态阈值的计算可利用下述公式 ：
其中， x 代表在扫描中计算的 n 个频率中的每个频率的个体场强， 6 是标准偏差， 它 可以是有偏估计量。样本大小越大， 方差越小。变量 n 表示被扫描的频率的总数。
在一个实施例中， 可以校准 n 的值。例如， 在美国 FM 频谱的情况下， 变量 n 可以取 值 102， 该值是在电台之间的间隔为 200kHz 的情况下， 87.7 和 107.9MHz 之间的可能频率的 数量。
可利用下面的公式来计算场强的动态上界阈值 ：
在另一个实施例中， 无线电设备可通过使用有限搜索模式， 来确定无线电设备的 当前位置的灵敏度。有限搜索模式可为标准偏差提供较低的分辨率。无线电设备可在几种 不同情况中的任意一种情况下进入有限搜索模式。例如， 无线电设备可在当首次电连接电 池时， 不存在电台信号强度信息的情况下进行有限搜索。 再例如， 无线电设备可在用户在完 成电台信号强度数据收集之前触发搜索操作的情况下， 进行有限搜索。如果收集的样本大 小低于某值， 则可以利用校准的阈值， 直到收集了 n 个电台的信号强度数据。阈值以及 n 的 值都是可校准的。例如， 如果基于美国地区收集了 102 个频率的信号强度数据， 则可在全频 带搜索模式下继续进行操作。
然而， 当样本大小不包含整个频谱范围时， 可以利用下面的无偏标准偏差估计 量：
可利用下面的公式来计算场强的动态上界阈值 ：通常， 根据收集的数据， 本发明可确定或计算无线电设备是处于适合于低灵敏度 设置的环境中还是处于适合于高灵敏度设置的环境中。 标准偏差是频率的信号强度如何相 对于平均值而不同地变化的指示。例如， 市区一般主办具有强场强的电台。跨频率范围的 强场强的一致性可导致低的标准偏差值。
本发明可确定无线电设备被置于的地区适合低灵敏度还是高灵敏度。 在第一种情 形下， 收集的场强数据具有高的标准偏差， 并且高于某场强 ( 例如， 28dBuV) 的电台的数量 低于电台的阈值数量， 这指示低灵敏度工作应是适当的。电台的阈值数量可以是可校准的 值。
在第二种情形下， 收集的场强数据具有低的标准偏差， 并且高于某场强 ( 例如， 28dBuV) 的电台的数量低于电台的阈值数量， 这指示低灵敏度工作是适当的。 电台的阈值数 量可以是可校准的值。 上面说明的第一种和第二种情形是位于市区边缘的位置和可被看作 郊区的位置的特征。
在第三种情形下， 收集的场强数据具有低的标准偏差， 并且高于某场强 ( 例如， 28dBuV) 的电台的数量大于电台的阈值数量。在这种和所有其它情形下， 高灵敏度工作是 适当的。电台的阈值数量可以是可校准的值。该第三种情形是由于发射机网络位于本地附 近， 或者在建筑物屋顶上具有转发器而通常具有强信号强度的市区的特征。郊区和乡村一 般没有放大信号的转发器。
本发明使无线电设备能够确定无线电设备的当前位置的灵敏度， 以接通无线电设 备内的多个模态。 为了提高这种扫描的效率， 在冷启动或者首次连接电池时， 无线电设备可 在开启附件 (ACC) 之前开始扫描。例如， 可在将无线电设备安装在车辆中之后， 在最初开启 车辆的附件开关之前进行扫描。这能够实现对终端用户透明的后台扫描。当附件 (ACC) 被 关闭时， 无线电设备可进行扫描， 以便在其中无线电设备进入停机状态 ( 即， 低电流汲取睡 眠状态 ) 的完全关闭之前更新其收集的统计数据。
为了禁止或防止紧接着或者连续地进行检查 ( 这可导致用户察觉到音频静音 )， 每次进行检查时可以设置单次计时器。 单次计时器的设置可以确保即使在进行了前次由中 止检测触发的检查之后存在紧随的中止检测触发， 也只有在该计时器超时之后， 才进行第 二次检查。这种连续检查防止单次计时器是可校准的。
为了提高质量样本检查的效率， 当计算质量时可以利用计时器。可利用由车辆局 域网提供的速度信息来递减该计时器。一旦对电台进行了质量采样， 就可设置与该特定电 台相关联的计时器。 只要计时器有效 ( 即， 具有非零值 )， 就不对该电台再次进行质量检查。 然而， 一旦计时器递减到 0， 就可进行另一次质量检查。
可依据周期性的计时器滴答或者通过由汽车内的局域网提供的速度信息来递减 计时器。在一个实施例中， 经由速度信息的计时器递减特别有利， 因为如果车辆静止不动， 则不存在计时器的递减。递减的速率可取决于车辆的速度。 在一个实施例中， 本发明可利用感知加权检查。 为了补充中止检测逻辑检查， 本发 明可包括 ： 当目前收听的电台接收质量较差时， 触发备用频率检查。也就是说， 当目前收听 的电台接收质量较差时， 本发明可 “潜入” 不易被用户察觉的检查。为了允许该附加检查， 本发明可利用基于质量参数的感知加权滤波器。 该感知加权检查可利用当前收听的电台的 较差信号接收来进行检查。
为了支持该附加质量检查， 在一个实施例中， 使用持续时间约 500 毫秒的单次计 时器来持续地检查当前质量状态。如果质量检查指示噪声， 并且如果在前 1 秒时间范围内 未进行质量检查， 则发起质量检查。
本发明利用的感知滤波器可包括输入场强、 多径和超声噪声而得到质量因数的三 维函数。可通过自动递增寄存器从 DSP 接收这三个参数。
在一个实施例中， 从 DSP 读取的参数 ： 场强、 多径和超声噪声都位于值从 0 ～ 100 的标称范围内。创建和保存值的 100×100×100 质量表会消耗微控制器中的过量 ROM 存储 器。不需要以 100％的全标度工作， 因为通常在 0 ～ 25％的范围察觉到音频的失真。根据 实验收听测试， 发现将标度值归并到 0 ～ 25％范围内的各个区段内最有效， 因为从用户的 角度来看， 在 24％的失真和 25％的失真之间察觉不到任何差异。作为标称化来自 DSP 的多 径和超声噪声的一个例子， 对于每个参数， 0 ～ 25％范围可被分成 0 级、 1 级或 2 级， 如下所 示：
多径的 0 级 - 包含从 0 ～ 10％的多径值。
多径的 1 级 - 包含从 11 ～ 20％的多径值。
多径的 2 级 - 包含从 20 ～ 25％的多径值。
类似地， 对于超声噪声， 可按照下述方式将 0 ～ 25％范围分成 0 级、 1 级或 2 级 ：
超声噪声的 0 级 - 包含从 0 ～ 15％的超声噪声值。
超声噪声的 1 级 - 包含从 15 ～ 20％的超声噪声值。
超声噪声的 2 级 - 包含从 20 ～ 25％的超声噪声值。
在一个实施例中， 所述范围是可校准的。在质量表中， 场强可以是最重要的参数， 因为它与接收强度成比例。 场强可被标称化为以 5dBuV 为单位， 并且可具有 80dBuV 的上限， 导致 16 个可能的场强值。
从而， 质量表的尺寸可被设置为 16 个场强值 ×3 个多径值 ×3 个超声噪声值。然 而， 这些表尺寸参数是可校准的。 质量表可根据车辆使用的天线类型， 即， 无源天线、 有源天 线或分集天线而改变。
此处， 本发明已被描述成被应用于单调谐器音频系统。然而， 应理解， 可在双调谐 器环境或单调谐器环境中实现本发明。
在具有外部分集的双调谐器系统中， 调谐器之一可专用于后台扫描。可经由无限 脉冲响应滤波器对信号参数进行低通滤波， 以便求平均。对信号参数化检查可以使用 1 秒 的滞后。平均可以进行大约 3 次检查。当在 FM 来源中并且用户收听某一电台时， 所有检查 可以 50 毫秒间隔隔开。也就是说， 由于副调谐器不断忙于后台扫描， 主调谐器允许用户不 中断地收听希望的一个或多个电台。 在具有相位分集的双调谐器系统中， 如果另一个天线上的信号接收感觉好， 那么 调谐器之一可专用于后台扫描。可借助无限脉冲响应滤波器对信号参数进行低通滤波， 以 便求平均。对信号参数化检查可以使用 1 秒的滞后。平均可以进行大约 3 次检查。当在 FM 来源中并且用户收听某一电台时， 所有检查可以 50 毫秒间隔隔开。然而， 当信号接收较差 时， 可以使用两个天线， 以便由于相位分集而提供更好的信号接收。在这种情况下， 只有当 利用中止检测方法时， 才进行相邻频率的信号检查。
在单调谐器系统中， 为了避免检查被察觉到， 每个检测到的中止一般仅仅进行一 次检查， 或者如果无线电设备的来源为调谐器 FM 来源， 则一般通过感知加权检查仅仅进行 一次检查。然而， 如果用户的来源为非调谐器来源， 则单调谐器可应用无限脉冲响应 (IIR) 平均信号参数化检查， 因为用户未收听调谐器来源。
图 4a-b 是在乔治亚州的 Peachtree City 的 Panasonic 软件设计中心进行的频带 扫描的场强与频率的图， 其中 x 轴表示频率， y 轴表示单位为 dBuV 的场强。具体地说， 图 4a 对应于在 87.5 ～ 108MHz 的范围内频率阶跃为 100kHz 的 FM 频带扫描 ； 图 4b 对应于在 76 ～ 90MHz 的范围内频率阶跃为 100kHz 的 FM 频带扫描。
图 5 冲示例了本发明的进行质量检查的方法 500 的一个实施例。在第一步骤 502 中， 确定在目前收听的信号中是否检测到中止。在一个实施例中， 当中止持续了至少 40 毫 秒时， 识别出所述中止。
如果未检测到中止， 则在步骤 504 中确定目前收听的信号的质量是否小于阈值水 平。如果目前收听的信号的质量大于阈值水平， 则如步骤 506 所示， 不进行任何操作， 操作 返回步骤 502。
然而， 如果在步骤 502 中检测到中止， 或者如果在步骤 504 中发现当前信号的质量 低于阈值， 则在步骤 508 中确定是否设置了连续计时器。也就是说， 确定单次计时器当前是 否正在运行， 这指示当前正在进行质量检查。为了避免紧接着进行质量检查 ( 这会使音频 静默长得足以被收听者注意到的一段时间 )， 如果设置了连续计时器， 则不进行任何操作，
如步骤 506 所示。
在步骤 508， 如果确定未设置连续计时器， 则检查数据库 ( 步骤 510)， 并在步骤 512 中确定是否存在具有无效进入计时器的频率。也就是说， 一旦已对某一电台进行了质量采 样， 就可设置与该特定电台相关联的进入计时器。 只要计时器有效 ( 即， 具有非零值 )， 就不 可对该电台再次进行质量检查。然而， 一旦计时器递减为 0 从而变得无效， 就可进行另一次 质量检查。因此， 如果在步骤 512 中确定不存在具有无效进入计时器的频率， 则操作前进至 步骤 506， 在步骤 506 不采取任何操作。另一方面， 如果在步骤 512 中确定存在具有无效进 入计时器的频率， 则操作前进至步骤 514。
在步骤 514， 进行音频频率检查， 并设置连续检查防止计时器。 例如， 可以进行质量 样本检查， 以收集给定音频频率的三个参数 ： 场强、 多径和超声噪声的读数。为了禁止或防 止紧接着或连续地进行检查 ( 这会导致用户察觉到音频静音 )， 每次进行检查时可以设置 连续检查防止计时器。 连续检查防止计时器的设置可确保即使在进行了前次由中止检测触 发的检查之后紧随有中止检测触发， 也只有在该计时器超时之后才进行第二次检查。
在最后的步骤 516 中， 更新质量表并设置进入计时器。可用每个音频频率的场强、 多径和超声噪声的值来更新质量表。如上关于步骤 512 所述， 一旦已对某一电台进行了质 量采样， 就可将与该特定电台相关联的进入计时器设置为具有非零值， 之后开始递减该计 时器。只要该计时器具有非零值， 就不对该电台再次进行质量检查。然而一旦计时器递减 到 0， 就可进行另一次质量检查。在步骤 516 结束时， 操作返回步骤 502， 并且无限期地重复 上面说明的过程。
图 6 中示例了结合图 5 的步骤 510、 512、 514 和 516 发生的本发明的判决分析方法 600。在第一步骤 602 中， 从数据库检索信息。检索的信息可包括预定对其进行质量检查的 频率的列表。 在一个实施例中， 10 秒计时器可在后台运行， 当 10 秒计时器期满时， 可以进行 对调谐器灵敏度、 音频灵敏度和 RDS/RBDS 参数的更新。在接下来的步骤 604 中， 判决将进 行全频带搜索还是有限搜索。该判决可取决于无线电设备所处的当前模式， 以及是否存在 足够时间来进行全频带搜索， 而不使收听者察觉。无论进行全频带搜索 ( 步骤 606) 还是有 限搜索 ( 步骤 608)， 通过使用串行通信， 可在 DSP 中更新调谐器灵敏度、 音频灵敏度和 RDS/ RBDS 参数 ( 步骤 610)。
图 7 中示例了本发明的用于操作车辆内的无线电设备的方法 700 的一个实施例。 在第一步骤 702 中， 调谐到第一频率。也就是说， 车辆内的乘客可将无线电设备的调谐频率 设置为与某个希望的无线电台的广播频率相匹配。接着， 在步骤 704， 检测与第一频率相关 联的第一信号的中止。在一个实施例中， 目前收听的频率中持续至少 40 毫秒的内容的缺失 可被识别为中止。在接下来的步骤 706 中， 将调谐从第一频率切换到第二频率。也就是说， 在识别出中止之后， 调谐器立即将其调谐从目前收听的频率切换到将检查其质量的另一个 频率。在步骤 708 中， 测量第二频率的信号质量度量。例如， 对于将检查其质量的频率， 可 以测量多径、 信号强度和超声噪声的信号质量度量。随后在步骤 710， 将调谐从第二频率切 换到第一频率。 也就是说， 在检查了所述另一个频率的质量之后， 调谐器立即将其调谐切换 回到目前收听的频率。在接下来的步骤 712 中监测车辆行进的距离。在一个实施例中， 结 合从车载计算机接收的速度信息， 利用单次计时器来监测行进的距离。 在另一个实施例中， 还考虑车辆行进的方向， 使得可确定车辆离无线电设备上次对特定频率进行质量检查的位置有多远。在最后的步骤 714 中， 只有当自前次测量第二频率的信号质量度量起车辆行进 了阈值距离时， 才能够再次测量第二频率的信号质量度量。 也就是说， 如果自特定频率的前 次质量检查起车辆行进的距离足够大， 以致信号质量可能显著不同， 则可进行信号质量度 量的另一次测量。
图 8 中示例了本发明的用于配置调谐器的方法 800。 在第一步骤 802 中， 扫描一个 范围的无线电频率。例如， 在全频带搜索中， 在美国地区可检查 102 个频率。在下一个步骤 804 中， 对多个频率中的每个频率测量信号质量度量。在一个实施例中， 对 102 个频率中的 每个频率测量场强。在步骤 806， 计算信号质量度量的多个测量结果的平均值和标准偏差。 例如， 可利用上面讨论的公式 (1) 和 (2)， 来计算场强测量结果的标准偏差和平均值。在最 后的步骤 808 中， 为调谐器选择一组工作频率， 所述选择取决于计算步骤。例如， 可根据频 率的场强与平均值相比如何， 以及根据频率的场强与相对于平均值的标准偏差相比如何， 来选择将包括在搜索停止操作中的频率。
尽管本发明被描述成具有例证的设计， 但在本公开的精神和范围内可以进一步修 改本发明。 因此， 本申请意图覆盖本发明的利用其普遍原理的任何变化、 用途或修改。 此外， 本申请意图覆盖源自本公开的， 在本发明所属领域中的已知或通常实践的范围内的这种改 变。