[发明专利]补偿调频接收机中喀音噪声的方法和设备

说明书

本发明涉及模拟调频(FM)接收机，并特别涉及补偿在由FM接收机产生的无线电音频输出中例如由多路径效应引起的喀音。

在移动电话中，由于无线电路径处于具有选定的最佳传播固定视距的视距(LOS)内微波和卫星通信而没有被优化。移动系统引入包括无线电移动、干扰和三维的额外的可变量。确实，移动无线电终端在汽车中可以以高速运动。但是即使该终端是暂时固定的，那个位置也可以在感兴趣的服务区内的任何地方。在通话中移动手持终端的固定终端用户同样引入“微运动”。最终结果是无线电通信的特性总是变化的。

因此多路径传播是移动电话中的规则。考虑图1中的简化的多路径示意图。来自无线电接收装置10的多条射线P1，P2，P3到达移动无线电接收装置12的接收天线，每条射线具有其自己的延迟。而且，RF能量可从建筑物、街道、湖、空气表面反射，和另外由边型结构诸如建筑物角和圆形障碍诸如水箱和山丘衍射到接收天线。

由于相同的信号经若干条路径到达，每条路径具有不同的电长度，所以在每个路径上的信号的相位是不同的，导致了复杂的积极和破坏性的振幅衰落。20dB的衰落是常见的，并且甚至可以到30dB的衰落。

模拟FM移动无线电接收机采用FM鉴相器将变化的频率或相位变换为相应的适当的电压信号以驱动扬声器。为进行这种类型的变换，信号鉴相器对接收信号的斜率和相位敏感。但是，当移动单元移动时，接收信号在振幅和相位上波动。多路径衰落特别引起产生短噪声脉冲串的相位的波动。在FM鉴相器输出的这些噪声串有时叫做随机FM噪声或“喀音噪声”。

为了理解喀音噪声现象，将接收信号作为在具有振幅R和相角φ_R的复合域中的相量或向量Re^jφR.向量R具有两个向量分量：re^jφR，表示衰落信号而不是所需信号，而ne^jφR对应附加的噪声。因为衰落和噪声比较变化得非常慢，由此产生的向量R看起来关于两个向量分量交叉的点旋转得较快。偶然当r＜n，使相位角φR增加或减小2∏弧度或360°时，向量R围绕起点移动。这种显著的增大和突然的相位增加/减小产生对应于“喀音”的峰信号型脉冲。

从鉴相器输出的喀音的一个例子表示在图2中，例如在FM接收机的音频处理部分发现当这种类型的喀音脉冲加到一个或多个低通滤波器时，如图3所示产生一个对应的但较宽的脉冲响应。另外，在相对窄的喀音脉冲之前和之后的“瞬变波形”实际上实质扩大了喀音的失真效应。从物理方面而言，当无线电经历引起快速相位变化2∏/360°的衰落时，在FM鉴相器输出产生了喀音噪声。

问题是怎样检测和最小化这些不希望的的喀音的冲击。一个粗浅的方法可以使用一个简单的高通滤波器后接一个增益减小级以便最小化能听到的喀音效应。但是除非该高通滤波器调谐为该喀音的形状或调制到所需接收信号的频率特性上，很难检测和仅衰减喀音本身。因此，可能衰减所需的信号而不是喀音。而且，喀音可能不能足够衰减以最小化其不希望的效果。

甚至假定可以准确检测喀音，使用喀音抑制或喀音消除电路去除喀音破坏了存在的所需信息和检测到的喀音。如果所需信息包含声音和亚音频控制信号，则这个问题特别令人苦恼。虽然可能不会注意声音的损失或忽略它的存在，但是当控制信号包含低速数字信号时，这种损失同样不可以忽略。

本发明的一个目的是通过使用一个自适应滤波器提供对上面确定的问题的一种解决方案。

本发明的一个目的是提供一个自适应滤波器，在保留所需信号信息的重要部分的同时有效去除由多路径衰落引起的无线电接收机上的噪声。

本发明的另一个目的是在仍然保留所需信号的音频和亚音频信号分量的同时消除可听到的喀音噪声。

本发明的再一个目的是提供一个自适应滤波器，它根据FM喀音噪声的特征或形状设计以实现上面的目的。