[发明专利]用于FM信号接收机的处理器和处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种FM信号接收机和接收方法。

背景技术

在FM广播中，解调的FM立体声信号包括：在30Hz到15kHz范围内作为基带音频传输的和信号(L+R，“主”声道)形式的单音频信号；19kHz的导频音；以及占用24kHz到53kHz范围的在38kHz子载波上调幅的立体声差信号(L-R，“子”声道)。

将立体声音频信号表示为和信号以及差信号而不是左音频信号和右音频信号保证了与仅使用主声道的单声道接收机的兼容性。

图1是将FM无线电广播转换为音频信号的FM调谐器的原理图。调谐器从给定的FM广播产生三种输出信号：和信号(“sum”)、差信号(“diff”)和对差信号中存在的噪声加以表示的信号(“diffnoise”)。diffnoise信号是具有与差信号中存在的噪声分量类似的信号统计量的信号。

例如，可以从差信号diff中导出噪声信息。图2a是表示输入FM多路复用信号的功率谱密度(PSD)的原理图。输入信号包括基带和信号21(0-15kHz之间)、19kHz导频音22和双边带抑制载波调制差信号23(23-53kHz之间)。也存在倾向于随着增加的频率而增加的噪声信号24。

差信号23是两次可有效利用的，一次在从23到38kHz的频率范围内，一次在从38到53kHz的频率范围内。因此，使用该知识来获得包括原始差信号和附加噪声分量的接收差信号，还可以导出噪声信号diffnoise的近似。

如图2b和2c所示，可以获得所述两个信号。首先以38kHz的调制频率向图2a的原始输入谱应用正交调制(利用复指数进行调制)。所述调制导致具有图2b所示谱的复数值信号。然后将该信号低通滤波到近似15kHz，得到图2c所示的信号(由带通函数27来指示带通滤波器)。所得到的复数值信号包括解调的接收信号diff和复调制信号diffnoise。通过得到该信号的实部和虚部，可以获得总的接收差信号(即，包括接收的噪声)和噪声信号diffnoise。

差信号是实值的，导致对称谱。(由于解调)噪声不具有对称谱。对称的总谱部分在信号的实数值部分中结束，而虽然噪声的一部分也将在实值部分中结束，但复值部分包含许多噪声。

因此，能够估计信号加上噪声与差信号的噪声的比(SNNR)。假定差信号与正、负噪声分量之间为零相关，差信号的功率包括差信号的功率加上噪声估计的功率。

返回参考图1，通过分别加上和减去和信号和差信号(可能使用缩放因子)，从和信号和差信号重构左和右音频信号。通常将该处理称作解矩阵(dematrixing)(图1中标注的“DM”)。

当FM调谐器的接收质量恶化时，噪声导致FM信号恶化。然而，和信号和差信号受到不同影响。

当接收到的FM信号包含白噪声时，相应的解调噪声分量随着频率线性增大。由于主声道信号出现在低频区域(最大15kHz)，和信号中的信噪比(SNR)显著优于差信号中的信噪比。

这意味着在噪声条件下，单声道信号(仅是和信号)比立体声信号包含更少的噪声(由于从和信号和差信号导出左和右信号)。以下手段利用了和信号比差信号受噪声的影响更小这一事实：根据FM接收质量或与差信号的期望SNR相关的其他度量(例如使用diffnoise信号的信号功率)从立体声信号切换到单声道信号。

在EP0955732中，描述了一种用于去除差信号中噪声的方法，所述方法将差信号划分为子带信号，将所述子带信号分别与因子相乘来产生频率选择加权立体声差信号。可以将所述因子设置为RF信号的信号质量、和信号中的信号能量或差信号中的信号能量的函数。US7110549描述了进一步的扩展，所述扩展在加权因子的计算中考虑了感知遮蔽效果。

US2011/0235809公开了一种不同方法。用原始差信号与和信号的去相关版本的加权和来合成差信号(也针对每个子带)。加权因子取决于和信号和差信号之间的互相关，以及和信号和差信号的功率。

在WO2008/087577中，将和信号的一部分添加到合成的差信号。

发明内容

根据本发明，提供了一种如独立权利要求中限定的处理单元和方法。

在一种方案中，本发明提供了用于处理多声道音频信号的处理单元，包括：

延迟元件，用于延迟表示第一和第二音频信号的和的FM和信号(sum)；

转换器装置，用于将对第一和第二音频信号之间的差加以表示的FM差信号(diff)转换到频域，并将对FM差信号中的噪声加以表示的噪声信号(diffnoise)转换到频域；