用于调频无线电信号接收器的在空间和时间上消除多路径干扰的方法技术

用于降低多路径干扰的方法，其用于包括接收对应于多个无线电信号（X

A method of eliminating multipath interference in space and time for FM radio receiver

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调频无线电信号接收器的在空间和时间上消除多路径干扰的方法
本专利技术涉及调频无线电信号的接收的领域，特别是在受到本领域技术人员已知的多路径（或根据等同的英语术语的“multipath”）现象影响的移动无线电接收器中接收调频无线电信号的领域。更确切地说，本专利技术涉及用于在调频无线电信号接收器中借助于对这些干扰同时进行空间和时间上的处理来消除由于“多路径”现象引起的反射无线电波的方法。
技术介绍
众所周知，无线电接收器、尤其是机动车辆的多媒体系统中的无线电接收器能够接收无线电信号，特别是FM无线电信号，FM是“FrequencyModulation”的英语缩写，意为“频率调制”。由无线电接收器以调制形式接收到的这种FM无线电信号经历各种传感器和匹配滤波，使得可以以良好的条件、尤其是在机动车辆的驾驶室中播放相应的解调无线电信号。本领域技术人员知道FM（即调频）无线电信号被匹配的无线电接收器接收以便被解调然后播放给听众的工作原理。与经由移动无线电接收器、尤其是集成到机动车辆中的移动无线电接收器来接收FM无线电信号有关的已知问题在于以下事实：由发射器发射的FM无线电信号可能例如在被无线电接收器的天线所接收之前被自然障碍物或建筑物反射。换言之，所发射的无线电信号在被接收器的天线所接收之前可能是沿着较长或较短的各种路径行进的。此外，发射信号可能由于屏蔽的原因而完全未被无线电接收器的天线接收到。由此引发了必要的选择性，因为同一无线电信号可能以各种时移被一个天线接收到多次。该问题对于本领域技术人员是已知的，通常将其称为英语术语“multipath（多路径）”。另外，为了减轻与“多路径”和屏蔽有关的前述缺点，已知为无线电接收器配备至少两个分立的天线，称为“相位分集”。在机动车无线电接收器中，为了处理由于“多路径”引起的干扰，具有两个天线的相位分集系统是解决频率选择性问题的一种已知解决方案。原理在于组合由无线电接收器的两个分立的天线接收到的FM无线电信号，以便从实质上获得由所述两个天线形成的组件的有向性（directivité），使得为沿某一角度到达天线阵列的期望的无线电信号给予优先，牺牲沿不同角度到达天线阵列的非期望的无线电信号。为了减轻由“多路径”现象引起的空间和时间上的干扰的影响，存在借助于脉冲响应滤波器（也称为“FIR”）的特定配置来实现信道均衡的系统，以均衡信道的传递函数。因此，在该现有技术中，多调谐器接收器采用两种类型的处理，它们是分离地进行的，在信道的时间均衡的上游进行“相位分集”空间处理。此外，根据现有技术，用于消除“多路径”信号的算法通常是“恒定模量”类型的算法。实际上，频率调制的原理确保了所发射的无线电信号具有恒定的模量。因此，称为CMA算法（CMA是针对“ConstantModulusAlgorithm”，并且意为恒定模量算法）的计算算法得到调整，并且本领域技术人员不断寻求改进它们，其主要约束是要在计算之后确保在处理之后在接收器内组合的无线电信号具有基本恒定的模量。CMA算法是迭代的计算算法，其目标在于确定要应用于无线电接收器的一个或多个天线所接收的FM无线电信号的复权重的实部和虚部，以便将它们组合在一起以消除组合的无线电信号中的由于“多路径”产生的干扰。因此，根据现有技术重要的是：借助于第一次实现CMA算法来确定空间滤波分量，然后借助于实现第二CMA算法来确定脉冲响应滤波器的分量以进行时间上的滤波。图1示出了代表现有技术的示意图，其中，两个天线A1、A2分别经由相应的输入级FE1、FE2接收与所发射的FM无线电信号相对应的无线电信号X1,n、X2,n。实现两个连续的滤波级以得到重组信号Yn，旨在播放该重组信号Yn。首先，存在空间滤波级G1或者说G2，然后是时间滤波级W。参考图1，由此得出“空间分集”系统的第一组方程：其中，、是复权重的标量，用于由每个天线A1、A2接收到的信号X1,n、X2,n的空间滤波；JCMA是要借助于CMA算法来进行最小化的成本函数，并且R是要确定的常数，其对应于组合信号的恒定模量。由此得出“时间分集”系统的第二组方程：其中，是复权重矩阵，其分量对应于要应用于信号Zn以进行时间滤波的脉冲响应滤波器的系数，Zn由来自于空间滤波级的信号zn的连续采样构成；JCMA'是要借助于CMA算法进行最小化的成本函数，并且R是要确定的常数，其对应于组合信号的恒定模量。然而，由于空间滤波是在上游、独立地进行的，没有虑及干扰的时间维度，这会导致缺点。实际上，为空间滤波实现CMA类型的第一迭代算法。在此阶段没有虑及时间问题的事实导致了所实现的算法随时可能导致跳至相邻的无线电信号。随后执行的时间滤波于是可能在收敛方面遇到极大的困难，甚至不收敛。未知数众多，而且这些未知数之间没有关联，这使得尤其难以快速确定稳定的解。如本领域技术人员所知，在FM无线电接收领域中特别存在快速收敛至正确且稳定的解的这些难题，这是因为算法可先验利用的唯一确定的约束在于以下事实：调频无线电信号的包络的模量是恒定的。然而，另一方面，天线A1、A2接收多个无线电信号中的每一个，其对应于沿着各种路线行进的、直接的或经历过一次或多次反射的发射无线电信号，并且必须确定复权重，以便应用于这些无线电信号中的每一个。该方程包括大量未知数，并且因此CMA算法的目标是确定一组非最优解中的最佳解，从而使得能够确保组合无线电信号的恒定模量。更特别地，在期望的无线电信号与在相邻频道上传输的无线电信号共存的场景中，这种收敛问题更加突出。经常会发生这样的情况：通过CMA算法获得的复权重会为相邻无线电信号给予优先，从而损害期望的无线电信号。于是，特别频繁地出现稳定性问题。
技术实现思路
为了弥补这些缺点，本专利技术提出，首先，在对由彼此分离的至少两个天线接收到的所有信号进行线性组合之后，执行唯一的空间和时间优化。这样，实现单个迭代算法、特别是CMA类型的单个迭代算法，以对由所述至少两个分立的天线接收到的多个信号同时进行空间滤波和时间滤波。其次，根据优选实施例，以极坐标表示所获得的方程，以便引入以所述至少两个天线接收到的信号之间的关系的形式的物理含义。有利地，相对于现有技术，该解决方案使得能够针对所实现的CMA算法获得正交的解轴。另外，如在后面的描述中所证明的，借助于在各系数的演变之间引入的关联，还改进了所实现的算法快速收敛至较少的稳定解数量的能力。更确切地说，本专利技术的主题是一种用于降低多路径干扰的方法，其用于实现在车辆的无线电接收器中，所述无线电接收器旨在接收所发射的无线电信号并且包括接收对应于所述发射无线电信号的多个无线电信号中的每一个的至少两个无线电接收天线，由所述天线中的每一个接收的所述多个信号中的每一个由因多路径现象产生的时移无线电信号组成，所述多个无线电信号被组合以便提供要播放的组合无线电信号yn，其中在时刻n，，其中X1是向量，其分量对应于以复基带表示的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于降低多路径干扰的方法，其用于实现在车辆的无线电接收器中，所述无线电接收器旨在接收所发射的无线电信号并且包括接收对应于所述发射无线电信号的多个无线电信号（X

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170601 FR 17548681.用于降低多路径干扰的方法，其用于实现在车辆的无线电接收器中，所述无线电接收器旨在接收所发射的无线电信号并且包括接收对应于所述发射无线电信号的多个无线电信号（X1,n、X2,n）中的每一个的至少两个无线电接收天线（A1、A2），由所述天线（A1、A2）中的每一个接收的所述多个信号中的每一个由因多路径现象产生的时移无线电信号组成，所述多个无线电信号被组合以便提供要播放的组合无线电信号yn，其中在时刻n，，其中X1是向量，其分量对应于以复基带表示的由第一天线（A1）接收到的多个信号，X2是向量，其分量对应于以复基带表示的由第二天线（A2）接收到的多个信号，和是标量，其分量是空间滤波器的复权重，并且是其分量是时间滤波器的复权重的向量的转置矩阵，所述方法包括实现迭代自适应算法，以确定空间滤波器的所述复权重和时间滤波器的所述复权重，其特征在于，其分量形成时间滤波器的复权重的矩阵的分量、以及其分量形成空间滤波器的复权重的标量的分量的相应演变写作：



其中，μW、μG1和μG2是被选择以更新每个复权重的增益和相位的迭代步长。


2.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述迭代自适应算法被配置成最小化如下的成本函数J



其中，R是要确定的常数，其对应于组合信号yn的恒定模量。

【专利技术属性】
技术研发人员：林超，G佐利尔，
申请(专利权)人：法国大陆汽车公司，大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR