专利名称：信号检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别涉及RDS\RBDS信号检测技木。
背景技术：
无线数据系统(Radio Data System,简称“RDS”)是欧洲广播联盟(EuropeanBroadcast Union，简称“EBU”)发布的通信协议，目的是在调频广播电台中加入部分数字信息，包括电台名称、节目类型和节目内容等。无线广播数据 系统(Radio Broadcast DataSystem，简称“RBDS”)是美国版本的RDS系统名称，两者没有本质区别，因此，本申请中的RDS信号也就是RBDS信号。RDS系统通常在57kHz副载波上采用DBPSK(DifferentialBinary Phase Shift Keying)调制方式传送数字信息。如果调频广播发射的是立体声信号(Stereo Signal),则在19kHz上有一个导频信号(Pilot signal),可以通过对该导频信号进行三倍频来恢复57kHz的RDS副载波信号。如果调频广播发射的为单音信号(MonoSignal)，则不包含19kHz的导频信号，将无法通过三倍频恢复57kHz的RDS副载波信号。为了确保在立体声和単音两种模式下均能正确地解码RDS信号，目前恢复副载波一般采用锁相环技术、基于科斯塔斯环路来完成RDS信号的相干解调。这类方法无需根据19kHz的导频信息来恢复57kHz副载波,而是通过本地的数字控制振荡器(NumericallyControlled Oscillator，简称“NC0”)预设ー个57kHz的载波频率，并根据相位鉴别器实时地检测解调信号的残留载波相位值，再通过环路滤波器调整本地NCO的载波频率值，以实现对输入RDS信号的副载波恢复和解调。图I为ー种常见的基于科斯塔斯环路的RDS信号解调电路，电路输入信号为调频解调器解调的调频立体声复合信号(也可能是单音复合信号)，其步骤如下所述首先，调频立体声复合信号与本地压控振荡器产生的同相、正交两路载波信号经过两个乘法器进行载波解调处理；然后两路解调结果分别送入低通滤波器；低通滤波输出送入整形滤波器；同相、正交两路的整形滤波输出被同时送入相位鉴别器，以鉴别解调后的残留载波相位值；最后，鉴别结果经环路滤波器得到滤波后的频率调整值，用于控制本地载波频率值。然而，本发明的发明人发现，由于发射机晶体振荡器的稳定性所引起的调制数据频率偏差、以及相对运动引起的多普勒效应等原因，接收端解调信号的数据率可能发生偏移，再考虑接收机晶振漂移引起的采样偏差，双相符号数据的比特周期和比特起始点会随着时间的推移而逐渐发生偏离，如果不进行实时检测并及时进行调整，后续的解码质量会受到严重影响。而且，上述方法虽然仅利用了调频广播中的57kHz无线数据系统信号来决定副载波频率，不受19kHz导频信号的影响。但环路滤波器具有一定的工作门限，当输入信号质量不佳吋，无法保证科斯塔斯环路工作的稳定性，本地NCO可能恢复出错误的本地副载波信号，导致解调信号出错。另外，对于科斯塔斯环路解调输出的数据，一般采用跨零检测的方法确定双相符号数据的翻转点。然而，受接收信号强度变化的影响，解调信号可能会在其它位置上出现假的跨零点，如果误将其判为双相符号数据的翻转点，则可能引起后续数据解码的错误。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种信号检测装置及方法，以保证RDS\RBDS信号的正确解码。为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了ー种信号检测装置，信号检测装置包含用于对RDS\RBDS信号进行相干解调的科斯塔斯环路，无线数据系统的信号检测装置还包含比特同步単元220、码相位跟踪单元224、累积-清零単元222、控制开关230、双相符号解码器232、差分解码器234 ；其中，码相位跟踪单元224用于实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，并 在发现码相位发生偏移吋，进行码相位的误差修正；控制开关230用于控制累积-清零単元222与双相符号解码器232之间通路的导通和断开；科斯塔斯环路的同相支路解调输出端同时藕接于比特同步单元220的输入端、累积-清零単元222的第一输入端和码相位跟踪单元224的第一输入端；比特同步単元220的输出端藕接于码相位跟踪单元224的第二输入端，码相位跟踪单元224的输出端藕接于累积-清零単元222的输入端，累积-清零単元222的输出端藕接于控制开关230，控制开关230的输出端藕接于双相符号解码器232的输入端，双相符号解码器232的输出端藕接于差分解码器234的输入端。本发明的实施方式还提供了ー种信号检测方法，包含以下步骤利用科斯塔斯环路对待检测的RDS\RBDS信号进行相干解调；对科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号进行双相符号数据翻转点的确定，井根据确定的双相符号数据翻转点，实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，并在发现码相位发生偏移吋，进行码相位的误差修正；根据确定的双相符号数据翻转点，对科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出ー个输出結果，N为自然数；对输出结果进行双相符号解码；将经双相符号解码后的信号进行差分解码，得到解码后的RDS\RBDS信号。本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于科斯塔斯环路的同相支路解调输出端同时藕接于比特同步单元220的输入端、累积-清零単元222的第一输入端和码相位跟踪单元224的第一输入端；比特同步単元220的输出端藕接于码相位跟踪单元224的第二输入端，码相位跟踪单元224的输出端藕接于累积-清零単元222的输入端，累积-清零単元222的输出端藕接于控制开关230，控制开关230的输出端藕接于双相符号解码器232，双相符号解码器232的输出端藕接于差分解码器234。由于科斯塔斯环同相支路解调输出端不仅藕接于比特同步装置，还需要藕接于码相位跟踪装置，利用码相位跟踪装置实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，在发现码相位发生偏移时，及时进行码相位的误差修正，以确保双相符号数据的解码正确性。有效解决了因发射机晶体振荡器的稳定性、多普勒效应、以及接收机晶振漂移等因素而导致的双相符号数据的单位周期采样点数发生变化，无法实现RDS\RBDS信号的正确解码的问题，保证了 RDS\RBDS数据解调始终处于正确的比特边界位置。进ー步地，无线数据系统的信号检测装置还包含用于通过比较同相、正交两路解调信号的幅度关系来判断载波跟踪的质量的载波相位锁定检测单元，利用该载波相位锁定检测单元实时监测载波跟踪环路的状态变化，给出载波相位锁定和失锁的判断，并根据判断结果对解调电路进行调整，以避免载波频率和相位的错误跟踪，保证了科斯塔斯环路エ作的稳定性。进ー步地，比特同步単元220包含以下子単元数据累加子単元，用于以半个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加半周期长度的数据；绝对值获取子単元，用于取累加的半周期长度的数据的绝对值；最大值位置确定子単元，用于在绝对值获取子単元得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的半周期起始点，根据该半周期起始点确定双相符号数据翻 转点。由于ー个完整的双相符号数据被分为前半周和后半周2部分，且前后2部分的符号位一定是反向的。也就是说，从正确的bit边界起始点开始，半个双相符号数据周期内累积的幅度值的绝对值应该是最大的，(如果从错误的边界开始累积，则必然会出现信号幅度值一部分为正，一部分为负，累积的结果必然变小)。因此，利用RDS\RBDS信号的特性来确定数据比特边界(即双相符号数据翻转点)，相较于现有技术中跨零的检测方式，可以避免因瞬时信号強度变化而引起同步在假的跨零点上的问题。而且，在实际应用中，也可以采用一个整周期为观测长度，通过类似的方式，确定双相符号数据翻转点。进ー步地，在科斯塔斯环路中的整形(低通)滤波器后面加入一组累积-清零単元，可有效降低数据采样率，达到合理控制环路更新速率、有效控制功耗的目的，同时累积-清零装置起到低通滤波的效果，可有效滤除带外干扰和噪声。进ー步地，无线数据系统的信号检测装置还包含57kHz带通滤波器，用于对待检测的RDS\RBDS信号进行带外干扰和噪声的过滤，以进ー步保证RDS\RBDS信号的解码效果。
图I是根据现有技术中的传统科斯塔斯环路实现RDS信号解调的结构示意图；图2是根据本发明第一实施方式的信号检测装置的结构示意图；图3是根据本发明第一实施方式中的码相位未出现偏移时E、P、L的幅值示意图；图4是根据本发明第一实施方式中的真实比特边界滞后时E、P、L的幅值示意图；图5是根据本发明第一实施方式中的真实比特边界超前时E、P、L的幅值示意图；图6是根据本发明第二实施方式中的利用RDS\RBDS信号的特性来确定数据比特边界示意图；图7是根据本发明第三实施方式的信号检测方法流程图。
具体实施例方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进ー步地详细描述。本发明的核心在于，信号检测装置中包含用于对RDS\RBDS信号进行相干解调的科斯塔斯环路；比特同步単元220，用于确定双相符号数据翻转点；码相位跟踪单元224，用于实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，并在发现码相位发生偏移吋，进行码相位的误差修正；累积-清零単元222，用于对输入信号进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出ー个输出結果，N为自然数；控制开关230，用于控制累积-清零単元222与双相符号解码器232之间通路的导通和断开；双相符号解码器232，用于对输入信号进行双相符号解码；差分解码器234，用于对输入信号进行差分解码，得到解码后的RDS信号。其中，科斯塔斯环路的同相支路解调输出端同时藕接于比特同步单元220的输入端、累积-清零単元222的第一输入端和码相位跟踪单元224的第一输入端。比特同步单元220的输出端藕接于码相位跟踪单元224的第二输入端，码相位跟踪单元224的输出端藕接于累积-清零単元222的输入端，累积-清零単元222的输出端藕接于控制开关230， 控制开关230的输出端藕接于双相符号解码器232，双相符号解码器232的输出端藕接于差分解码器234。本发明第一实施方式涉及ー种信号检测装置。在本实施方式中，在对RDS\RBDS信号进行解码的同吋，实时监测解码信号的质量，井根据相关状态变化及时调整RDS\RBDS信号的解码电路，以达到最优的数据解码效果。由于RDS系统与RBDS系统并无本质区別，因此在本实施方式中，均以RDS系统为例进行说明。本实施方式的信号检测装置的具体结构如图2所示，调频立体声复合信号(也可能是单音复合信号)先通过57kHz带通滤波器201。乘法器202的第一输入端藕接于57kHz带通滤波器201的输出端，乘法器202的第二输入端接收数控振荡器218产生的同相路本地载波信号，而乘法器202的输出端是藕接于整形滤波器204。累积-清零単元206的输入端是藕接于整形滤波器204的输出端。在科斯塔斯环路的另ー支路上，57kHz带通滤波器201的输出端是藕接于乘法器208的第一输入端，乘法器208的第二输入端接收来至于压控振荡器218产生的正交路本地载波信号，乘法器208的输出端是藕接于整形滤波器210。累积-清零単元212的输入端是藕接于整形滤波器210的输出端。相位鉴别器214的两个输入端分别是藕接于累积-清零単元206和累积-清零単元212的输出端，而相位鉴别器214的输出端是藕接于环路滤波器216。数控振荡器218的输入端是藕接于环路滤波器216的输出端。可见，本实施方式内的科斯塔斯环路中，还包含了累积-清零単元206和累积-清零単元212，科斯塔斯环路的同相支路解调输出端即为累积-清零単元206的输出端，科斯塔斯环路的正交支路解调输出端即为累积-清零単元212的输出端。累积-清零単元206的输出端同时藕接于比特同步单元220的输入端、累积-清零単元222的第一输入端以及码相位跟踪单元224的第一输入端。累积-清零単元228的第一输入端是藕接于累积-清零単元212的输出端。比特同步単元220的输出端是藕接于码相位跟踪单元224的第二输入端。码相位跟踪单元224的输出端同时藕接于累积-清零単元222和累积-清零単元228。累积-清零単元222的输出端与累积-清零単元228的输出端同时藕接于载波相位锁定检测单元226的输入端。载波相位锁定检测单元226将根据解调信号的检测情况给出载波相位锁定和载波相位失锁的标志位，并根据相关标志位给出‘reset’信号，该信号分别控制环路滤波器216、数控振荡器218以及比特同步単元220，在检测到载波相位失锁的条件下对上述各模块进行重新初始化处理。而累积-清零単元222的输出端同时藕接于控制开关230，而控制开关230的‘开-关’状态由载波相位锁定检测单元226的输出信号控制，当载波相位锁定时，开关230闭合，进行后续解码操作。当控制开关230处于闭合状态时，累积-清零单兀222的输出端与双向符号解码器232的输入端进行藕接；而双向符号解码器232的输出端是藕接于差分解码器234的输入端。最終，差分解码器234输出1187. 5Hz的RDS调制信息，后续模块将根据这些解码的信息码流来完成块同步、以块为单位的码检错和纠错处理。其中，累积-清零単元206和累积-清零単元212用于对输入信号进行连续N个采样点的累积，N为自然数，每完成N点累积和，给出ー个输出結果，同时对累积和清零，并在下ー个输入值进来的时候开始新ー轮的累积处理。N点累积-清零操作具有低通滤波和降采样的双重作用，在进ー步滤除带外干扰的同时，有效降低了数据采样率，合理控制环路更新周期，有效节省功耗。
比特同步単元220用于确定解调数据的比特翻转边界点。在本实施方式中，可采用现有的方式(如跨零检测)确定解调数据的比特翻转边界点，在此不再赘述。码相位跟踪单元224用于通过实时检测ー个码周期采样值的累积和的幅值变化情况，判断码相位的偏移量，并进行相应的码相位误差修正。具体地说，假设累积-清零単元206的输出数据序列为d(l)、d(2)、d(3)、
d(4)........d(N)、d(N+l)、d(N+2).......，一个双相符号数据周期的采样点数为N点，且
起始采样点为d(2)，则定义
N+1PO-) = ^jd (η)
η=2
N/(I) = Y d(n)
n=l
N+2e(l) = (n)
n=3E、P、L为多点的e、p、I的累积值，码相位未出现偏移时，E、P、L的幅值如图3所示。如果码相位出现偏移，则会出现以下情况真实比特边界出现滞后，则E、P、L的幅值如图4所示；真实比特边界出现超前，则E、P、L的幅值如图5所示。由此可见，当比特实现同步以后，实时检测E、P、L三点的幅值关系，便能判断码相位的跟踪情況，并可通过调整双相符号数据累积的起始点，消除码相位的偏差。由于发射机晶体振荡器的稳定性、多普勒效应、以及接收机晶振漂移引起的采样偏差，双相符号数据的单位周期采样点数会发生变化，如果持续以ー固定点数进行累积-清零操作，则会出现码相位的偏移，导致累积结果不能被正确解码。因此，在本实施方式中，利用码相位跟踪装置实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，在发现码相位发生偏移时，及时进行码相位的误差修正，可以确保双相符号数据的解码正确性，保证了RDS\RBDS数据解调始终处于正确的比特边界位置。载波相位锁定检测单元226用于根据科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号，给出载波相位锁定标志位或载波相位失锁的标志位。控制开关230在载波相位锁定检测单元226给出载波相位失锁的标志位吋，断开累积-清零単元222与双相符号解码器232之间的通路。并且，载波相位锁定检测单元226在给出载波相位失锁的标志位吋，对科斯塔斯环路和比特同步単元220进行重置。由于当接收信号变弱时，科斯塔斯环路可能出现失锁，如果不对该状态进行检测并进行及时调整，则恢复的57kHz副载波可能越偏越远，使得跟踪环路发散。因此，在本实施方式中，载波相位锁定检测单元226通过比较同相、正交两路解调信号的幅度关系来判断载波跟踪的质量。如在比特同步以后，按正确的比特边界进行数据合并，累积-清零単元222和228的输出送入载波相位锁定检测单元226。载波相位锁定检测单元226对同相、正交两路信号的模值分别进行滤波，然后对滤波结果进行比较，并对比较结果进行统计，给出载波相位锁定和失锁的判断，并根据判断结果对解调电路进行调整，可以有效避免载波频率和相位的错误跟踪。
具体地说，载波相位锁定检测单元226包含以下子単元滤波子単元，用于对科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号进行滤波。比较子单元，用于将滤波后的科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度与滤波后的科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度进行比较，井根据比较结果给出载波相位锁定标志位或载波相位失锁的标志位。比如说，滤波后的科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度为A，滤波后的科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度为B。并定义ー个计数器counterl用于记录A > B连续出现的次数,初始值为O ;同时定义一个计数器counter2用于记录A < B连续出现的次数,初始值为O ;姆更新一个数据,进行一次比较如果 A > B,则 counterl 加 I, counter2 置 O ;如 A < B,则 counter2 加 I, counterl 置 O ;如果连续出现一定次数(如counterl =Lp)的A > B，则认为载波相位锁定，解调信号可信，即给出载波相位锁定标志；如果连续出现一定次数(如counter2 = Lo)的A < B,则认为载波相位失锁，即认为输入信号质量较差，载波频率跟踪可能发生较大偏差，即给出载波相位失锁标志，此时会对相关模块给出‘reset’信号，进行重置。此外，可以理解，在实际应用中，载波相位锁定检测单元也可以通过其他方式给出载波相位锁定标志位或载波相位失锁的标志位，在此不赘述。不难发现，在本实施方式中，在科斯塔斯环路中加入累积-清零単元以降低数据采样率，达到合理控制环路更新速率、有效控制功耗的目的，同时累积-清零装置起到低通滤波的效果，进一歩滤除带外干扰和噪声；利用码相位跟踪单元实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，当发现码相位发生偏移时，通过调整双相符号数据累积的起始点来消除码相位偏差的影响，以确保双相符号码的解码正确；通过载波相位锁定检测单元实时监测载波跟踪环路的状态变化，给出锁定或失锁等状态指示，并根据检测结果对跟踪环路及时做出调整，保证了 RDS\RBDS信号的检测正确性。另外，还通过57kHz带通滤波器对待检测的RDS信号进行带外干扰和噪声的过滤，进ー步保证了 RDS\RBDS信号的解码效果。本发明第二实施方式涉及ー种信号检测装置。第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于在本实施方式中，比特同步单元220利用RDS\RBDS信号的特性来确定数据比特边界(即双相符号数据翻转点)。具体地说，比特同步単元220包含以下子単元
数据累加子単元，用于以ー个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加ー个周期长度的数据；绝对值获取子単元，用于取累加的ー个周期长度的数据的绝对值；最大值位置确定子単元，用于在绝对值获取子単元得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的整周期中间点，根据该整周期中间点确定双相符号数据翻转点。比如说，如图6所示，假设ー个双相符号数据周期的采样点数为16点，数据累加子単元在16点移位寄存器中存储累积-清零単元206依次输出的累积值，每更新一个采样值，便进行16点的累积求和操作，共完成16XM组的累积求和；每输出ー个16点累积和的結果，绝对值获取子単元便对该值取绝对值，将绝对值序列中每隔16点、共M个值进行累积，得到共计16个累积结果；最大值位置确定子单元找出16点绝对值累积和序列中的最大值，其在序列中所处的位置即为1187. 5Hz的RDS数据的整周期中间点；至此，可以得到双相 符号数据序列的比特边界起始位置(即双相符号数据翻转点)。或者，数据累加子単元用于以半个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加半周期长度的数据。绝对值获取子単元用于取累加的半周期长度的数据的绝对值。最大值位置确定子単元用于在绝对值获取子単元得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS信号的半周期起始点，根据该半周期起始点确定双相符号数据翻转点。由于ー个完整的双相符号数据被分为前半周和后半周2部分，且前后2部分的符号位一定是反向的。也就是说，从正确的bit边界起始点开始，半个双相符号数据周期内累积的幅度值的绝对值应该是最大的，(如果从错误的边界开始累积，则必然会出现信号幅度值一部分为正，一部分为负，累积的结果必然变小)。因此，利用RDS信号的特性来确定数据比特边界(即双相符号数据翻转点)，相较于现有技术中跨零的检测方式，可以避免因瞬时信号強度变化而引起同步在假的跨零点上的问题。此外，可以理解，在实际应用中，为消除噪声的影响，还可以选择对多组观测值进行统计分析。本发明第三实施方式涉及ー种信号检测方法，具体流程如图7所示。在步骤710中，通过57kHz带通滤波器对待检测的RDS信号进行带外干扰和噪声的过滤。接着，在步骤720中，利用科斯塔斯环路对经带外干扰和噪声过滤后的信号进行相干解调。值得ー提的是，在利用科斯塔斯环路对待检测的RDS\RBDS信号进行相干解调吋，对科斯塔斯环路的同相支路中的整形滤波器的输出信号，进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出ー个输出結果，将该输出结果作为科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号。对科斯塔斯环路的正交支路中的整形滤波器的输出信号，进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出ー个输出結果，将该输出结果作为科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号。接着，在步骤730中，对科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号进行双相符号数据翻转点的确定，井根据确定的双相符号数据翻转点，实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，并在发现码相位发生偏移吋，进行码相位的误差修正。在本步骤中，如果需要进行码相位的误差修正，可以通过调整双相符号数据累积的起始点，消除码相位的偏差。接着，在步骤740中，根据确定的双相符号数据翻转点，对科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出ー个输出結果，N为自然数。接着，在步骤750中，判断当前是否处于失锁状态。具体地说，系统在进行相干解调后，将根据科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号，给出载波相位锁定标志位或载波相位失锁的标志位。比如说，分别对科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号进行滤波。将滤波后的科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度与滤波后的科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度进行比较，井根据比较结果给出载波相位锁定标志位或载波相位失锁的标志位。如果根据比较结果给出的是载波相位失锁的标志位，则在本步骤中，判定当前处于失锁状态，进入步骤780 ;如果根据比较结果给出的是载波相位锁定的标志位，则在本步骤中，判定当前不处于失锁状态，即处于锁定状态，进入步骤760。在步骤750中根据比较结果给出载波相位锁定的标志位或载波相位失锁的标志位的方式如下利用第一计数器记录A > B连续出现的次数，该第一计数器初始值为0，利用第二计数器记录A < B连续出现的次数，该第二计数器初始值为O ;其中，A为滤波后的所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度为滤波后的所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度。在A与B的比较结果为A > B时，将第一计数器加1，将第二计数器置为O ;在比较结果为A < B时，将第二计数器加1，将第一计数器置为O。当第一计数器达到第一预设值Lp吋，给出载波相位锁定的标志位；当第二计数器达到第二预设值Lo时，给出载波相位失锁的标志位。在步骤760中，对步骤740中得到的输出结果进行双相符号解码。接着在步骤770中，将经双相符号解码后的信号进行差分解码，得到解码后的RDS信号。
如果在步骤750中，判定当前处于失锁状态，进入步骤780，停止执行双相符号解码的步骤，并对科斯塔斯环路和用于确定双相符号数据翻转点的參数进行初始化。不难发现，本实施方式是与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了減少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。本发明第四实施方式涉及ー种信号检测方法。第四实施方式在第三实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于在本实施方式中，通过以下方式确定双相符号数据翻转点以ー个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加ー个周期长度的数据。取累加的ー个周期长度的数据的绝对值。在得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的整周期中间点，根据该整周期中间点确定双相符号数据翻转点。或者，也可以采用半个周期为观测长度，也就是说，通过以下方式确定双相符号数据翻转点以半个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加半周期长度的数据。取累加的半周期长度的数据的绝对值。
在得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的半周期起始点，根据该半周期起始点确定双相符号数据翻转点。不难发现，本实施方式是与第二实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了減少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。需要说明的是，本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic,简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory,简称 “ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable ROM,简称“EEPR0M”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc,简称“DVD”)等等。虽然通过參照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种信号检测装置，所述信号检测装置包含用于对无线数据系统RDS\无线广播数据系统RBDS信号进行相干解调的科斯塔斯环路，其特征在于，所述无线数据系统的信号检测装置还包含比特同步单元(220)、码相位跟踪单元(224)、累积-清零单元(222)、控制开关(230)、双相符号解码器(232)、差分解码器(234)； 其中，所述码相位跟踪单元(224)用于实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，并在发现码相位发生偏移时，进行码相位的误差修正； 所述控制开关(230)用于控制所述累积-清零单元(222)与所述双相符号解码器(232)之间通路的导通和断开； 所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出端同时藕接于所述比特同步单元(220)的输入端、所述累积-清零单元(222)的第一输入端和所述码相位跟踪单元(224)的第一输入端; 所述比特同步单元(220)的输出端藕接于所述码相位跟踪单元(224)的第二输入端，所述码相位跟踪单元(224)的输出端藕接于所述累积-清零单元(222)的输入端，所述累积-清零单元(222)的输出端藕接于所述控制开关(230)，所述控制开关(230)的输出端藕接于所述双相符号解码器(232)的输入端，所述双相符号解码器(232)的输出端藕接于所述差分解码器(234)的输入端。
2.根据权利要求I所述的信号检测装置，其特征在于，所述无线数据系统的信号检测装置还包含 累积-清零单元(228)，用于对所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出的信号进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出一个输出结果； 载波相位锁定检测单元(226)，用于根据所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号，给出载波相位锁定的标志位或载波相位失锁的标志位；所述控制开关(230)在所述载波相位锁定检测单元(226)给出载波相位失锁的标志位时，断开所述累积-清零单元(222)与所述双相符号解码器(232)之间的通路； 所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出端藕接于所述累积-清零单元(228)的输入端，所述累积-清零单元(228)的输出端与所述累积-清零单元(222)的输出端同时藕接于所述载波相位锁定检测单元(226)的输入端，所述载波相位锁定检测单元(226)的输出端藕接于所述控制开关(230)的输入端。
3.根据权利要求2所述的信号检测装置，其特征在于，所述载波相位锁定检测单元(226)还用于在给出载波相位失锁的标志位时，对所述科斯塔斯环路和所述比特同步单元(220)进行重置。
4.根据权利要求2所述的信号检测装置，其特征在于，所述载波相位锁定检测单元(226)包含以下子单元 滤波子单元，用于对所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号进行滤波； 比较子单元，用于将滤波后的所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度与滤波后的所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度进行比较，并根据比较结果给出载波相位锁定的标志位或载波相位失锁的标志位。
5.根据权利要求4所述的信号检测装置，其特征在于，所述比较子单元包含第一计数器，用于记录A > B连续出现的次数，该第一计数器初始值为O ;其中，所述A为滤波后的所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度；所述B为滤波后的所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度 第二计数器，用于记录所述A <所述B连续出现的次数，该第二计数器初始值为O ; 所述比较子单元在所述A与所述B的比较结果为A > B时，将所述第一计数器加1，将所述第二计数器置为O ;在比较结果为A < B时，将所述第二计数器加I，将所述第一计数器置为O ; 所述比较子单元在所述第一计数器达到第一预设值Lp时，给出所述载波相位锁定的标志位；所述比较子单元在所述第二计数器达到第二预设值Lo时，给出所述载波相位失锁的标志位。
6.根据权利要求I所述的信号检测装置，其特征在于，所述比特同步单元(220)包含以下子单元 数据累加子单元，用于以半个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加半周期长度的数据； 绝对值获取子单元，用于取所述累加的半周期长度的数据的绝对值； 最大值位置确定子单元，用于在所述绝对值获取子单元得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的半周期起始点，最大值位置确定子单元还根据该半周期起始点确定双相符号数据翻转点。
7.根据权利要求I所述的信号检测装置，其特征在于，所述比特同步单元(220)包含以下子单元 数据累加子单元，用于以一个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加一个周期长度的数据； 绝对值获取子单元，用于取所述累加的一个周期长度的数据的绝对值； 最大值位置确定子单元，用于在所述绝对值获取子单元得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的整周期中间点，最大值位置确定子单元还根据该整周期中间点确定双相符号数据翻转点。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的信号检测装置，其特征在于，所述科斯塔斯环路中包含累积-清零单元(206)和累积-清零单元(212)； 所述累积-清零单元(206)用于对所述科斯塔斯环路的同相支路中的整形滤波器的输出信号，进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出一个输出结果；所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出端为所述累积-清零单元(206)的输出端； 所述累积-清零单元(212)用于对所述科斯塔斯环路的正交支路中的整形滤波器的输出信号，进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出一个输出结果；所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出端为所述累积-清零单元(212)的输出端。
9.根据权利要求I至7中任一项所述的信号检测装置，其特征在于，所述码相位跟踪单元(224)在进行码相位的误差修正时，通过调整双相符号数据累积的起始点，消除码相位的偏差。
10.根据权利要求I至7中任一项所述的信号检测装置，其特征在于，所述无线数据系统的信号检测装置还包含57kHz带通滤波器(201)，用于对待检测的RDS\RBDS信号进行带外干扰和噪声的过滤； 所述57kHz带通滤波器(201)的输出端藕接于所述科斯塔斯环路。
11.一种信号检测方法，其特征在于，包含以下步骤 利用科斯塔斯环路对待检测的无线数据系统RDS\无线广播数据系统RBDS信号进行相干解调； 对所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号进行双相符号数据翻转点的确定，并根据确定的所述双相符号数据翻转点，实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，并在发现码相位发生偏移时，进行码相位的误差修正； 根据确定的所述双相符号数据翻转点，对所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出一个输出结果，N为自然数； 对所述输出结果进行双相符号解码； 将经所述双相符号解码后的信号进行差分解码，得到解码后的RDS\RBDS信号。
12.根据权利要求11所述的信号检测方法，其特征在于，所述无线数据系统的信号检测方法还包含以下步骤 在进行所述相干解调后，根据所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号，给出载波相位锁定标志位或载波相位失锁的标志位； 如果给出的标志位为载波相位失锁的标志位，则停止执行所述双相符号解码的步骤。
13.根据权利要求12所述的信号检测方法，其特征在于，如果给出的标志位为载波相位失锁的标志位，则还执行以下步骤 对所述科斯塔斯环路和用于确定双相符号数据翻转点的参数进行初始化。
14.根据权利要求12所述的信号检测方法，其特征在于，根据所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号，给出载波相位锁定标志位或载波相位失锁的标志位的步骤中，包含以下子步骤 分别对所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号和所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号进行滤波； 将滤波后的所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度与滤波后的所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度进行比较，并根据比较结果给出载波相位锁定的标志位或载波相位失锁的标志位。
15.根据权利要求14所述的信号检测方法，其特征在于，所述根据比较结果给出载波相位锁定的标志位或载波相位失锁的标志位的方式如下 利用第一计数器记录A > B连续出现的次数，该第一计数器初始值为0，利用第二计数器记录所述A <所述B连续出现的次数，该第二计数器初始值为0 ;其中，所述A为滤波后的所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号的幅度；所述B为滤波后的所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号的幅度； 在所述A与所述B的比较结果为A > B时，将所述第一计数器加I，将所述第二计数器置为0 ;在比较结果为A < B时，将所述第二计数器加1，将所述第一计数器置为0 ; 当所述第一计数器达到第一预设值Lp时，给出所述载波相位锁定的标志位；当所述第二计数器达到第二预设值Lo时，给出所述载波相位失锁的标志位。
16.根据权利要求11所述的信号检测方法，其特征在于，所述进行双相符号数据翻转点的确定的步骤中，包含以下子步骤 以半个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加半周期长度的数据； 取所述累加的半周期长度的数据的绝对值； 在得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的半周期起始点，根据该半周期起始点确定双相符号数据翻转点。
17.根据权利要求11所述的信号检测方法，其特征在于，所述进行双相符号数据翻转点的确定的步骤中，包含以下子步骤 以一个双相符号数据周期为观测长度，将该观测长度内所有点作为起始点，累加一个周期长度的数据； 取所述累加的一个周期长度的数据的绝对值； 在得到的绝对值序列中，找到最大值所在的位置，该最大值在序列中所处的位置即为RDS\RBDS信号的整周期中间点，根据该整周期中间点确定双相符号数据翻转点。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的信号检测方法，其特征在于，在利用科斯塔斯环路对待检测的RDS\RBDS信号进行相干解调时，对所述科斯塔斯环路的同相支路中的整形滤波器的输出信号，进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出一个输出结果，将该输出结果作为所述科斯塔斯环路的同相支路解调输出信号；对所述科斯塔斯环路的正交支路中的整形滤波器的输出信号，进行连续N个采样点的累积，每完成N点累积和，给出一个输出结果，将该输出结果作为所述科斯塔斯环路的正交支路解调输出信号。
19.根据权利要求11至17中任一项所述的信号检测方法，其特征在于，在进行所述码相位的误差修正时，通过调整双相符号数据累积的起始点，消除码相位的偏差。
20.根据权利要求11至17中任一项所述的信号检测方法，其特征在于，还包含以下步骤 在进行所述相干解调前，通过57kHz带通滤波器对待检测的RDS\RBDS信号进行带外干扰和噪声的过滤；所述科斯塔斯环路对经所述带外干扰噪声过滤后的信号进行所述相干解调。
全文摘要
本发明涉及通信领域，公开了一种信号检测装置及方法。本发明中，由于科斯塔斯环同相支路解调输出端不仅藕接于比特同步装置，还需要藕接于码相位跟踪装置，利用码相位跟踪装置实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，在发现码相位发生偏移时，及时进行码相位的误差修正，以确保双相符号数据的解码正确性。有效解决了因发射机晶体振荡器的稳定性、多普勒效应、以及接收机晶振漂移等因素而导致的双相符号数据的单位周期采样点数发生变化，无法实现RDS\RBDS信号的正确解码的问题，保证了RDS\RBDS数据解调始终处于正确的比特边界位置。
文档编号H04L27/22GK102752249SQ201110100030
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者庄嘉宜, 汤江逊, 黄威, 龚建 申请人:上海炬力集成电路设计有限公司