一种用于直接采样多个无线电频段的方法及控制装置与流程

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于直接采样多个无线电频段的方法、一种根据权利要求7所述的用于确定共同采样频率的方法、一种根据权利要求11所述的控制装置以及一种根据权利要求12所述的计算机程序产品。

背景技术：

DAB(Digital Audio Broadcasting，数字音频广播)是一种数字传输标准，尤其用于无线电节目。以下将名称DAB概括地用作DAB、DAB+以及DMB(Digital Media Broadcasting，数字多媒体无线电)的上位概念。

目前的DAB、FM、AM无线电接收器包含调谐器组件(接收部分组件),在其中来自天线的HF信号(Hochfrequenzsignale，高频信号)将被过滤、放大并混频到合适的中频上。在一些接收系统中，将随后借助A/D转换器(模拟数字转换器)数字化该信号，并将其数字解调。在此，为DAB和FM/AM使用不同的调谐器组件。

该背景技术的一个缺点是，对于FM/AM和DAB，在数字化之前大大地减小信号带宽，以便于接收能够各自对应一个发送器的两个或多个信号，对于每个待接收的信号分别需要一条包含调谐器组件和A/D转换器的接收路径。

在高速移动的接收系统中，通常需要两个或多个用于FM/AM的接收路径，以便实现如下功能，例如：通过分集算法改善接收、用于RDS(Radio Data System，无线电数据系统)的背景接收器TMC(Traffic Message Channel，交通信息频道)发送器的监控等等。另外对于DAB需要一条或多条接收路径，以便实现例如DAB接收改善(如分集)和例如用于发送器列表的背景调谐器。

在新的系统设计中如此设置，即借助宽带A/D转换器数字化全部的AM或者FM频带，以便具有数字形式的全部的频段。然后，在数字信号处理单元中，能够根据可使用的计算能力而解调任意数量的信道。

技术实现要素：

在此背景下，借助本发明提出了根据独立权利要求的一种用于直接采样多个不同的无线电频段的方法、一种用于确定共同采样频率的方法、一种能够使用这些方法的控制装置，以及一种相应的计算机程序产品。由各自的从属权利要求和下面的说明书给出有利的设计方案。

依据本发明地，直接采样方法能够扩展至DAB接收。因此能够实现带有直接采样的DAB/FM/AM接收器，尤其是带有直接采样的DAB/FM/AM无线电接收器。为此提出了确定采样频率，其既能够用于DAB频段，也能够用于FM频段和AM频段。

有利地，由此明显简化了系统的接收路径，通过该路径能够接收DAB和FM/AM。

本发明实现了一种用于直接采样多个无线电频段的方法，该方法包括以下步骤：通过第一接口接收第一无线电频段和通过至少一个其他的接口接收至少一个其他的无线电频段，其中，该第一无线电频段和至少一个其他的无线电频段分别与不同的频率范围相关联，且该第一无线电频段或者至少一个其他的无线电频段是DAB频段；通过接口接收选择信号，其中此选择信号示出：是否进行第一无线电频段和/或至少一个其他的无线电频段的后续处理；且根据该选择信号，以共同采样频率采样第一无线电频段和/或以该共同采样频率采样该至少一个其他的无线电频段。

根据本发明的方法能够例如由无线电接收器的接收部分实施，其被构造为接收发送器(Sender)或者节目(Programme)，其通过在多个无线电频段上的传输路段传播。该多个无线电频段能够是高频信号，通过其分别传输如无线电节目的信息信号。每个无线电频段能够包含独有的频率范围。在此，无线电频段的频率范围能够相互隔开。DAB频段能够在174.928MHz和239.2MHz之间的频率上传播。其他频段的频率能够比DAB频段的频率低。例如，其他的频段能够是频率在153kHz和26.1MHz之间的AM频段，频率在87.5MHz和108MHz之间的FM频段。该第一接口和该至少一个其他的接口能够是至天线或者前级的接口，其被匹配至相应的无线电频段。能够同时通过相应的接口接收这些无线电频段。例如，能够同时接收三个不同的无线电频段。例如能够通过用户选择多个无线电频段中的一个的方式由用户提供所述选择信号。该选择信号也能够由系统提供，以便获取通过某个无线电频段传输的需要的信息。例如，通过选择信号的控制能够控制转换开关，通过该转换开关多个无线电频段能够被引入至采样装置。该采样装置能够被构造为，以共同采样频率采样可通过选择信号选择的无线电频段。能够预先确定并且固定设置该共同采样频率。在此，该共同采样频率还限定相应的共同采样率。因此能够以一个相同的共同采样频率或采样率采样多个无线电频段中的每个无线电频段。该采样装置能够被构造为同时采样两个或更多的无线电频段。在此种情况下选择信号能够被构造为选择相应数量的无线电频段，以实现该相应数量的无线电频段的采样和后续处理。

第一无线电频段能够表示一个由匹配至第一无线电频段的第一前级所提供的信号。与此相对应地，至少一个其他的无线电频段表示一个由匹配至至少一个其他的无线电频段的至少一个其他的前级所提供的信号。因此每个无线电频段能够与一个独有的前级相关联。

进一步地，该第一无线电频段和至少一个其他的无线电频段能够表示由匹配至各自的无线电频段的至少一个天线所提供的信号。因此，能够为每个无线电频段设置一个独有的天线，或者为两个或多个无线电频段共同使用一个共有天线。该共有天线能够匹配至多个无线电频段，从而对于每个频段不必使用一个独有的天线，但是使用一个独有的前级。

根据本发明所述的方法能够包括向接口提供第一经采样的频段或第二经采样的频段的步骤。在此，该接口能够表示至数字信号处理装置的接口。以此种方式，不同无线电频段能够在其采样之后由一个相同的信号处理来继续处理。

进一步地，这些无线电频段还能够包括AM频段和/或FM频段。因此本发明所述的方法能够有利地应用于DAB-、FM-、AM-无线电接收器。

因此不同的频率范围能够例如包括100kHz和50MHz之间的频率范围和/或50MHz和150MHz之间的频率范围和/或150MHz和250MHz之间的频率范围。尤其可能的是153kHz和26.1MHz之间、87.5MHz和108MHz之间和174.928MHz和239.2MHz之间的频率范围。替代地，任意其它频率范围也是可能的，从而此方法能够例如匹配至在不同国家所使用的无线电频率范围。

能够根据另一个根据本发明的用于确定共同采样频率的方法确定该共同采样频率。能够分离地确定该共同采样频率，并将其提供给这样的装置，该装置被构造为实施用于直接采样多个无线电频段的方法。替代地，该共同采样频率能够直接由该装置确定，该装置被构造为实施用于直接采样多个无线电频段的方法。

此外，本发明还实现了一种用于确定用于直接采样多个无线电频段的共同采样频率的方法，此方法包括以下步骤：获取关于第一无线电频段的第一奈奎斯特频段和关于至少一个其他的无线电频段的至少一个其他的奈奎斯特频段；以及将共同采样频率确定为一个频率，其既处于第一奈奎斯特频段之中，又处于至少一个其他的奈奎斯特频段之中。单个奈奎斯特频段所包括的频率能够分别适合于采样相关联的无线电频段。在此，根据奈奎斯特准则能够设置采样过疏(Unterabtastung)。

相应地，第一奈奎斯特频段和至少一个其他的奈奎斯特频段能够包含不同的级别(Ordnung)。在此，更高级别能够导致更大的采样过疏。以此种方式，相比于具有较低频率的无线电频段，对具有较高频率的无线电频段，较大地选取采样过疏。这使得当多个无线电频段的频率具有几个数量级的区别时，找到一个用于多个无线电频段的共同采样频率成为可能。

能够将共同采样频率确定为这样的频率，此频率具有至第一奈奎斯特频段和至少一个其他的奈奎斯特频段的频段边界尽可能大的距离。以此能够尽可能简单地实现高频前级中的相应的带通滤波器。

也能够将共同采样频率确定为这样的频率，此频率是该第一奈奎斯特频段或至少一个其他的奈奎斯特频段的理想采样频率的倍数。这能够引起整个系统的进一步简化。

此外，本发明实现了一种控制装置，其被构造为实施或执行依据本发明所述的方法的步骤。通过本发明的以控制装置为形式的实施例变型，还能够快速并且有效地解决构成本发明基础的任务。

在这里控制装置能够理解为一个电气装置，其处理传感器信号并据此输出控制信号。该控制装置能够具有能够以硬件方式和/或以软件方式构造的接口。在以硬件形式的构造中，该接口例如是所谓的ASIC系统的一部分，所述ASIC系统包含控制装置的各种功能。然而也可能的是，该端口是特有的、集成的电路或者至少部分地由分立构件组成。在以软件形式的构造中，该接口能够是接口软件模块，所述软件模块例如存在于另外还有其他软件模块的微控制器或DSP上。根据本发明，控制装置能够是无线电收发设备，或无线电收发设备的一部分，尤其是接收部分。

一种带有程序代码的计算机程序产品也是有利的，其存储在机器可读的载体上，如：半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器，且当此程序在控制装置上运行时，其用于执行根据上述实施例中任一个的方法。

附图说明

下面将根据所附附图进一步地示例性地阐述本发明。附图中：

图1示出了根据本发明的用于直接采样多个无线电频段的方法的流程图；

图2示出了根据本发明的用于确定共同采样频率的方法的流程图；以及

图3示出了本发明的一个实施例的框图。

具体实施方式

在以下本发明优选的实施例的描述中，相同或者相似的附图标记被用于在不同附图中示出的、并起类似作用的元件，其中避免了对这些元件的重复描述。

根据本发明的一个实施例，图1示出了根据本发明的用于直接采样多个无线电频段的方法的流程图。

在第一个步骤中，通过第一接口进行第一无线电频段的接收102以及通过至少一个或者多个其他的接口进行一个或多个其他的无线电频段的接收。例如，通过第一接口能够接收第一无线电频段，通过第二接口能够接收第二无线电频段，通过第三接口能够接收第三无线电频段。根据此实施例，这些无线电频段包含不同频率范围。在接下来的步骤中，通过另一个接口能够进行选择信号的接收104。该选择信号能够限定，所接收的无线电频段中的哪个应该被采样，以用于后续处理。能够在无线电频段的接收102之后、同时或者之前执行该选择信号。如果同时总是只能采样一个无线电频段，那么该选择信号仅能选择单个频段。相反，如果同时能够采样两个或者多个无线电频段，那么该选择信号能够选择相应数量的频段，这些频段能够被并行采样。在接下来的步骤中进行由选择信号限定的该一个或多个无线电频段的采样106。在此，为每个可选的无线电频段，以相同的采样频率进行采样106。如果在采样106期间接收到一个改变了的选择信号，则能够以相应于该选择信号的改变的无线电频段继续执行该采样。

根据本发明的一个实施例，图2示出了根据本发明的用于确定用于直接采样多个无线电频段的共同采样频率的方法的流程图。

在获取212步骤中，能够确定第一奈奎斯特频段，其与待被接收的或者已被接收的第一无线电频段相关联。能够根据奈奎斯特条件确定该第一奈奎斯特频段，此条件与该第一无线电频段相关联。此外，对于各个其他的待被接收的或者已被接收的无线电频段能够分别确定一个其他的奈奎斯特频段。这能够基于与各个无线电频段相应地关联的奈奎斯特条件来实现。该些奈奎斯特条件能够通过例如其包含的不同的级别来区分。在确定奈奎斯特频段之后，能够执行共同采样频率的确定214。在此，能够将该共同采样频率确定为这样频率，其包含在每个获取的奈奎斯特频段之中。这能够借助合适的选择算法或比较算法来实现。典型地，能够通过奈奎斯特频段的数量获取多个可能的共同采样频率。如果存在多个可能的共同采样频率供选择，那么能够选择多个可能的频率中的一个作为共同采样频率。这一点能够根据预先确定的选择标准来实现。然后，该共同采样频率能够用于采样多个无线电频段。

图3示出了根据本发明的一个实施例的接收装置的框图。该接收装置能够被构造为实施依据本发明的用于直接采样多个无线电频段的方法。为此，该接收装置能够包含相应的控制装置。

该接收装置包含转换开关装置322和采样装置324。该转换开关装置322包含一个或多个接口，以便接收多个无线电频段331、332、333。该转换开关装置322被构造为选择无线电频段331、332、333中的一个并将其提供至采样装置324。为此，该转换开关装置322能够被构造为接收选择信号，该选择信号能够限定这样的无线电频段，该无线电频段应该借助该转换开关装置322被转送至采样装置324。该采样装置324被构造为接收由转换开关装置322转送的无线电频段，且以共同采样频率采样。采样装置324能够被构造为接收或者产生一个具有共同采样频率的相应的采样信号。采样装置324能够被构造为提供已采样的无线电频段。采样装置324能够被实施为模拟数字转换器(ADC)。

已采样的无线电频段能够由用于数字信号处理324的装置接收并进行后续处理。该数字信号处理324能够被构造为输出已被后续处理过的无线电频段。用于数字信号处理324的装置能够被实施为数字信号处理器(DSP)。

转换开关装置322能够被构造为从一个或多个接收装置接收无线电频段331，332，333。根据该实施例，转换开关装置322被构造为，从第一高频前级351接收第一无线电频段331、从第二高频前级352接收第二无线电频段332、从第三高频前级353接收第三无线电频段333。

根据该实施例，接收装置包含第一天线361、第二天线362和第三天线363。第一天线361被构造为接收第一高频信号并将其提供至第一高频前级351。第二天线362被构造为接收第二高频信号并将其提供至第二高频前级352。第三天线363被构造为接收第三高频信号并将其提供至第三高频前级353。根据该实施例，第一天线361被构造为接收AM无线电信号，第二天线362被构造为接收FM无线电信号，第三天线363被构造为接收DAB Band III无线电信号。相应地，第一高频前级351能够是AM前级，第二高频前级352能够是FM前级，第三高频前级353能够是DAB Band III前级。该接收信号的种类和数量、以及因此信号路径的种类和数量仅仅是示例性选择的并且能够被调整。因此，例如能够同时使用用于两个或多个接收频段的组合天线。

根据图3中所示的装置来描述系统，在此系统中能够借助一个或多个A/D转换器数字化FM频段、AM频段以及DAB Band III。为了获得简单的结构，有利的是，对于所有三个频段，能够以相同的采样频率来驱动A/D转换器。接下来描述适合于这样的系统的、依据本发明的对采样频率的选择。

为此，在图3中示例性地示出用于直接采样FM频段331、AM频段332以及DAB Band III 333的系统。对于该三个频段331、332、333，此系统分别由天线361、362、363和高频前级351、352、353组成，此高频前级能够是带通滤波器、可能的放大器或可能的自动增益控制(AGC)。取代针对每个接收频段的不同的天线，也能够为两个或多个接收频段共同使用一个天线。转换开关322之后是A/D转换器324和数字信号处理单元342，在此将其示例性地示为DSP。根据转换开关装置322的开关设置，A/D转换器324转换FM频段331、AM频段332或DAB Band III 333。在接下来的数字信号处理单元342中，根据可使用的计算能力解调接收频段331、332、333中的任意数量的信道。替代地，也能够设置两个或多个A/D转换器324，以便能够同时转换并解调两个或多个频段331、332、333。在此种情况下，例如，能够同时并行安装两个A/D转换器324，并且一个或两个转换开关322能够将频段331、332、333中两个选择的频段转送至两个A/D转换器以便采样。

为了获得简单的结构，有利地是，以相同的采样频率来驱动用于所有三个频段331、332、333的一个或多个A/D转换器。

根据本发明，这一点能够借助以下的对采样频率的选择来实现。在此，示例性地针对欧洲给出了频率边界。

对于AM频段(f_AM_min＝153kHz至f_AM_max＝26.1MHz)，确定第一奈奎斯特频段：

f_abtast>2*f_AM_max(第一奈奎斯特频段)

对于FM频段(f_FM_min＝87.5MHz至f_FM_max＝108MHz)，确定第二奈奎斯特频段：

2*f_FM_min>f_abtast>f_FM_max(第二奈奎斯特频段)

对于DAB Band III(f_DAB_min＝174.928MHz至f_DAB_max＝239.2MHz)，确定第三奈奎斯特频段：

f_DAB_min>f_abtast>2*f_DAB_max/3(第三奈奎斯特频段)

因此，根据奈奎斯特准则采样频段331、332、333，据此有：

(2*f_min)/(n-1)>f_abtast>2*f_max/n

在此，对于AM频段331，n等于1；对于FM频段332，n等于2；对于DAB频段333，n等于3。因此使用不同级别的奈奎斯特频段。

因此，对于所有三个频段331、332、333，总结得出：

条件1:

min(2*f_FM_min,f_DAB_min)>f_abtast>max(f_AM_max,f_FM_max,2*f_DAB_max/3)

即：

min(175MHz,174.928MHz)>f_abtast>max(26.1MHz,108MHz,159.467MHz)

有利地，能够如此选择采样频率，使得对于所有频段，上频段边界和下频段边界至由采样频率确定的各个奈奎斯特频段的边界的距离尽可能大。以此种方式，能够尽可能简单地实现高频前级351、352、353中的带通滤波器。

从中得出以下其他的条件：

条件2:

对于AM频段，(f_abtast/2-f_AM_max)应该尽可能大。

条件3:

对于FM频段，(f_abtast-f_FM_max)应该尽可能大，且(f_FM_min-f_abtast/2)应该尽可能大。这意味着在理想情况下：

f_abtast-f_FM_max＝f_FM_min-f_abtast/2

由此得出：

f_abtast＝2/3*(f_FM_max+f_FM_min)

f_abtast＝2/3*(87.5MHz+108MHz)＝130.33MHz

因为根据条件1必须满足f_abtast>＝159.467MHz，从而在条件1的范围内，为了针对FM频段优化，应尽可能小地选择f_abtast，即f_abtast～159.467MHz

条件4:

对于DAB Band III(3*f_abtast/2-f_DAB_max)应该尽可能大，且(f_DAB_min-f_abtast)应该尽可能大。这意味着在理想情况下：

3*f_abtast/2-f_DAB_max＝f_DAB_min-f_abtast

由此得出：

f_abtast＝2/5*(f_DAB_max+f_DAB_min)

f_abtast＝2/5*(174.928MHz+239.2MHz)＝165.6512MHz

以此得出对于采样频率的最优范围的、在四个条件之间的折衷:

159.467MHz<＝f_abtast<＝约165.6512MHz

通过如此地选择采样率，即对于随后的数字信号处理单元，采样率尽可能简单地降低至适合于解调的速率，实现了整个系统的进一步的简化。

AM和FM解调较小地依赖于确定的采样频率，而DAB解调以采样率2.048MHz为基础。

由此得出作为优选的采样率：

约165.6512MHz>＝f_abtast＝N*2.048MHz>＝159.467

在上述的条件下，

f_abtast＝81*2.048MHz＝165.888MHz

或者

f_abtast＝80*2.048MHz＝163.84MHz是最优的，因为除了优化接收范围至频段边界的距离之外，对于DAB频段得出了非常简单的抽取因子3^4＝81或2^4*5＝80。

所述发明能够普遍地应用于这样的系统，在该系统中，DAB Band III的接收与FM频段和/或FM频段中的服务的接收相结合。这例如是如下情形，在FM和/或AM频段中接收HD无线电，在AM频段中接收DRM或在FM频段中接收DRM+。

依据本发明的方案实现了一种装置结构，在该装置结构中，调谐器组件由一个或多个宽带转换器代替。例如，本发明能够应用于下一代无线电接收器。

所描述的和附图中示出的实施例仅为示例。不同实施例能够完全或者关于各自的特征相互结合。也能够由另一个实施例的特征补充一个实施例。

进一步地，能够重复依据本发明的方法步骤，以及以有别于所述顺序的顺序执行依据本发明的方法步骤。

如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”连接，则这能够被解释为，根据一个实施方式，该实施例既具有第一特征，又具有第二特征，并且根据另一个实施方式，该实施例不是仅具有第一特征，就是仅具有第二特征。