数字AM/FM调谐器的使用地区特征的自动频率范围和频率步进选择方法

具体实施方式

下面公开的实施例不打算穷尽或把本发明局限于在下面的说明中公开的具体形式。相反，选择和说明实施例是为了本领域的技术人员可利用其教导。

本发明使无线电设备能够自动确定该无线电设备被置于的调谐器地区的工作频率范围和频率步进的置信度。本发明不必确定无线电设备目前所处的国家。相反，本发明可自动确定恰当的频率步进和频率范围，从而使无线电设备能够增大调谐器可接收的有效广播电台的数量。

在一个实施例中，结合数字信号处理器(DSP)来使用本发明的方法，所述数字信号处理器能够处理来自调谐器IC的基带频率信号，调谐器IC馈入能够解调FM、AM和C-QUAM AM立体声的10.7MHzIF(中频)。当电台被调谐成支持C-QUAM时，和FM立体声的情况一样，通过信令传送AM导频信号，DSP可区分C-QUAM电台。除了解调信号之外，前端DSP可进行场强分析、多径和超声噪声确定。

场强测量提供信号接收质量的指示，并帮助确定无线电台在用户附近是否具有良好的信号覆盖。场强质量参数适用于AM和FM调制信号接收两者。

尽管信号能够具有高场强，但它仍然会被树木和高大建筑物反射和/或偏转。这种反射和/或偏转的程度是被称为“多径”的参数，多径影响接收质量。多径质量参数适用于AM和FM调制信号接收两者。

无线电台有时会过调制其信号，导致被称为“超声噪声”的相邻信道干扰。例如，在美国，如图2A所示，FM频率间隔200kHz。存在当无线电台过调制其信号超出75kHz调制并且超出允许的25kHz保护频带时，导致在调谐到的相邻电台听到该电台的情况。类似地，在欧洲和日本，FM频率间隔100kHz，如图2B中所示。存在当无线电台过调制其信号超出25kHz调制并且超出允许的25kHz保护频带时的情况。超声噪声的该质量参数只适用于FM调制信号接收。

用于AM频率的信号参数是同信道干扰，它本质上和用于FM频率的超声噪声类似。因而，这种同信道干扰质量指标只适用于AM调制信号接收。

在本发明的一个实施例中，确定调谐器的当前位置的适当FM频率范围和频率步进。在确定了FM频率范围和频率步进之后，确定AM/MW频带的适当频率范围和频率步进。

为了确定将在FM频带中使用的适当频率范围和频率步进，可以扫描FM广播频带，同时测量每个被扫描频率的场强、多径和超声噪声参数。根据这三个参数，可对于每个频率形成这里被称为“质量标度”的总质量参数。在质量标度的计算中给予三个参数：场强、多径和超声噪声中的每一个的权重可在制造过程中校准或者由用户校准，即调整。因而，质量标度的质量输出值可以基于涉及三个参数：场强、多径和超声噪声的三维标度。在一个具体实施例中，质量标度参数由从1到10的数字表示，10是可能的最高质量，而1是接收较差的弱信号。

考虑上述三个参数，尤其是超声噪声的一个可能原因在于，由某些无线电台带来的过调制可导致相邻信道干扰，从而产生高于频率峰值不应超过的某阈值的“频率峰值”。在本发明的识别在FM频带的扫描中找到的8个最强频率的算法的一个实施例中，这种高于阈值的高频率峰值可导致错误。主要由于这个原因，在质量标度的计算中，需要忽略具有高超声噪声的频率。

在本发明方法的一个实施例中，以0.1MHz，即100kHz的频率步进，在87.5MHz～108.0MHz的频率范围内进行频带扫描。100kHz的频带扫描频率步进具有这样的优点：是可与全球内使用的87.5MHz和108.0MHz之间的每个可能的FM频率相符的最大可能步进，从图1A中可明显看出这一点。在一个实施例中，实际频带扫描始于108.0MHz，并返回到87.5MHz。

本发明的方法可包括识别过程，其中，无线电设备在频率范围内进行频带扫描，以检查在该频率范围内测得的特征性状是否与世界上的特定调谐器地区的特征性状相匹配。在图3和图4中示出并比较了世界的三个地区的地区特征性状。

在一个实施例中，除了在频带扫描期间收集的其它信号质量数据之外，可进行在这里被称为“范围检查”、“频率分离奇/偶”和“RDS/RBDS检查”的一个或多个测试。“范围检查”测试可基于从频带扫描收集的信息，并且是收到一定质量水平的信号的FM频率范围的检查。频率范围是在图3和4中公开的调谐器地区特征性状之一。

频率分离奇/偶测试是收到一定质量水平的信号的FM频率是奇数还是偶数的确定。由于相邻美国频率间隔200kHz，因此在美国只可发现奇数频率。相反，由于相邻频率之间间隔100kHz的步进，在日本和欧洲可发现奇数和偶数频率两者。

RDS和RBDS检查可包括：等待接收同步信号，所述同步信号表征利用RDS/RBDS广播的信号。RDS/RBDS同步检查可涉及在具有良好质量因数的频率停留约1500毫秒。如果在该时间间隔内没有收到同步信号，则该频率可被认为是非RDS/RBDS电台。

RDS和RBDS检查还可包括尝试识别接收的广播信号内的节目标识(PI)码和扩展国家代码(ECC)。RDS标准根据嵌入RDS/RBDS比特流中的PI和ECC信息，为每个国家提供制订的唯一标识。一旦无线电设备收到RDS或RBDS同步信号，该信息就可使无线电设备能够确定广播该信号的国家。前端DSP可进行RDS解码，或者微控制器可以解码原始数据。

为了确定将在AM频带中使用的适当频率范围和频率步进，可以扫描AM广播频带，同时测量每个被扫描频率的场强、多径和同信道干扰噪声参数。根据这三个参数，可对于每个频率形成AM版本的质量标度的总质量参数。在质量标度的计算中，给予三个参数：场强、多径和同信道干扰噪声中的每一个的权重可在制造过程中，或者由用户校准，即调整。因而，质量标度的质量输出值可基于涉及三个参数：场强、多径和同信道干扰噪声的三维标度。在一个具体实施例中，质量标度参数由1-10的数字表示，10是可能的最高质量，1是接收较差的弱信号。

与上面公开的包括单次扫描的FM频带扫描的实施例相反，AM频带扫描的一个实施例包括在530～1609kHz带宽内的两次独立扫描。第一次扫描可以是频率步进为9kHz的频带扫描的形式，而第二次扫描可包括具有5kHz频率步进的频带扫描。

由于欧洲、美国和日本的FM广播频率范围在87.5～90.0MHz范围内的重叠，AM频带扫描在识别当前调谐器地区时特别有用。另外，在76.0～90.0MHz的FM频率范围(即日本的FM广播频率范围)内，存在与在欧洲用于民用和国防部门的移动频率的重叠。从而，AM频带扫描和随后的C-QUAM检查可帮助区分由于重叠的缘故，FM频带扫描独自不足以区分的调谐器地区。

如图5所示，在世界(即美国、欧洲和日本)的三个主要FM广播频带上存在频率范围图的重叠，即在87.5～90.0MHz范围内。如果如欧洲使用的那样，考虑100kHz的频率步进，则该重叠范围引起6个离散频率的重叠。日本也有在87.5～108.0MHz的FM频带中广播的三个或四个电视台。从而，在日本、欧洲和美国之间存在总共可能10个频率的重叠。为了区分这些调谐器地区而不管这10个频率的重叠，本发明的方法的一个实施例试图识别至少11个强频率。这样，本发明的方法可包括在调谐器地区的确定中避免错误触发的措施，其中，错误触发可能由上面讨论的重叠的离散FM频率引起。具体地说，本发明的方法可搜索11个强频率，以避免由在这三个调谐器地区内可能重叠的10个FM频率造成的不确定性。像在美国和欧洲之间，在87.7～107.9MHz的范围内重叠的频率总共有101个。

图6是在本发明方法的一个实施例中的多个阶段以及该多个阶段中每个阶段所花费时间的概述。FM频带扫描分析/排序阶段包括对偶数或奇数频率的检查。偶数频率可被定义为在十分之一MHz位置具有偶数数字，即0、2、4、6或8的频率。例子是88.2、89.0、94.8和96.6MHz。奇数频率可被定义为在十分之一MHz位置具有奇数数字，即1、3、5、7或9的频率。例子是88.7、91.3、94.5和89.9MHz。

图7是示例了本发明的方法700的一个实施例的流程图。在第一步骤702，从87.5MHz到108.0MHz进行FM频带扫描。在步骤704，确定在频带扫描中是否找到至少11个具有良好信号质量的频率。如果否，则继续进行图9中示例的方法900。如果在频带扫描中找到至少11个具有良好信号质量的频率，则在步骤706中确定具有良好信号质量的频率是偶数、奇数还是两者都有，即，一些频率是奇数，一些频率是偶数。

当具有高于某一阈值的测量质量的11个或更多的频率都是偶数，或者既有偶数又有奇数时，操作分别前进至步骤708或步骤710。步骤708、710的细节分别示于图8A和8C中。如图8A和8C的步骤802和822分别所示，调谐器位于具有87.5～108.0MHz的FM频率范围和0.1MHz的频率步进的调谐器地区(诸如例如欧洲、南美或澳大利亚)的置信度为80％。这里提供的80％的置信度以及其它置信度只是出于示例本发明方法的目的而任意选择的，没有经过经验确定。然而，在制造工厂和/或由用户依据经验确定和/或可校准的置信度在本发明的范围之内。

如在步骤802、822中进一步公开的，如果收到具有PI码和ECC国家代码的RDS或RBDS同步信号，则置信度可增大到100％确定。如果收到具有ECC码的RDS或RDBS同步信号，则操作继续，并进行AM频带扫描，以确定AM频带的频率步进和频率范围。

如果未收到具有PI码和ECC国家代码的RDS或RBDS同步信号，则存在FM频率范围的80％确定性，进行AM频带中的频带扫描。AM频率频带扫描可以是两遍扫描的形式。第一遍扫描从530kHz开始到1602kHz，频率步进为5kHz，第二遍扫描在531～1602kHz范围内，频率步进为9kHz(步骤804、824)。两次扫描中的频率可被排序，并可识别5个最强的信号。

如果第一遍的5个最强AM信号具有为5kHz而不是10kHz的倍数的频率，则FM频率范围87.5～108MHz的置信度可被增大到90％(步骤806、826)。频率步进为5kHz的AM频率范围530～1602kHz的置信度可被设定在80％。

如果第二遍的5个最强AM电台是9kHz的倍数，则FM频率范围87.5～108MHz的置信度可被增大到90％。频率步进为5kHz的AM频率范围531～1602kHz的置信度可被设定在80％。

另一方面，如果5个最强的AM电台是10kHz的倍数，则可对在美国、加拿大或墨西哥已知的AM C-QUAM立体声电台进行检查。如果存在匹配，则FM频率范围87.5～108.0MHz的置信度可被降低到50％，FM频率范围87.7～107.9MHz的置信度可被增大到50％，频率步进为10kHz的AM频率范围530kHz～1602kHz的置信度可被设定为50％。如果未找到质量可接受的5个信号，则置信度可保持不变，并允许用户手动选择调谐器地区。

如果高于质量指标的所有11个或更多个频率是奇数，则操作前进至步骤712，其细节示于图8B中。在87.5～108MHz FM频率范围中的置信度为50％，在87.7～107.9MHz FM频率范围中的置信度为50％(步骤812)。如果收到具有PI码和ECC国家代码的RDS或RBDS同步信号，则置信度可增大到100％确定。

随后，在530～1602kHz的AM频率范围中以5kHz的频率步进进行频带扫描，并且在531～1602kHz的AM频率范围中以9kHz的频率步进进行频带扫描(步骤814)。该频带扫描可包括两遍扫描，第一遍扫描的频率步进为5kHz，第二遍扫描的频率步进为9kHz。两次扫描中的频率被排序，并可识别具有5个最强信号的频率。

如果5个最强的AM信号具有为5kHz而不是10kHz的倍数的频率，则87.5～108.0MHz的FM频率范围的置信度可被增大到80％，并且可以设定频率步进为5kHz，置信度为80％的AM频率范围531～1602kHz(步骤816)。如果5个最强的AM信号具有为9kHz的倍数的频率，则87.5～108.0MHz的FM频率范围的置信度可被增大到80％，并且可以设定频率步进为9kHz，置信度为80％的AM频率范围531～1602kHz。

如果5个最强的AM频率是10kHz的倍数，则可对在美国、加拿大或墨西哥已知的AM C-QUAM电台进行检查。如果对于可能的美国C-QUAM电台存在匹配，则87.7～107.9MHz的FM频率范围的置信度可被增大到80％。然后，AM频率范围可被设定在530～1602kHz，频率步进为5kHz。如果发现的质量可接受的AM频率少于5个，则允许用户手动选择调谐器地区。不管在步骤706中，最低信号质量的11个或更多个FM频率被确定为奇数、偶数还是两者都有，都可向用户显示置信度，并且允许用户选择调谐器地区，而可能不顾无线电设备已确定的最可能位于的调谐器地区(步骤714、716、718)。

如果在步骤704中确定具有阈值质量的频率少于11个，则继续进行图9A中的步骤902。为了考虑高多径条件的情况，作为最后的措施而进行RDS和RBDS同步检查。如果收到RDS或RBDS同步信号，则适当的FM频带置信度被增大。

既然存在至少80％的FM频率范围的置信度，进行AM频带中的频带扫描(步骤904)。该频带扫描可包括两遍扫描，第一遍扫描从530～1602kHz，频率步进为5kHz，而第二遍扫描涉及531～1602kHz范围，频率步进为9kHz。这两遍扫描中的频率可被排序，并可识别5个最强的信号。

如果第二遍的5个最强AM电台是9kHz的倍数，则把FM范围87.5～108MHz的置信度增大到90％。频率步进为5kHz的AM范围531～1602kHz的置信度被设定在70％。如果5个最强的AM电台是5kHz而不是10kHz的倍数，则FM范围87.5～108MHz的置信度可被降为50％。频率步进为5kHz的AM范围531～1602kHz的置信度被设定在50％。

如果5个最强的AM电台是10kHz和5kHz的倍数，则可进行对美国地区已知的AM C-QUAM立体声电台的检查。如果存在匹配，则FM频率范围87.7～107.9MHz的置信度可被增大到50％，FM频率范围87.5～108MHz的置信度可被降低到50％，频率步进为10kHz的AM频率范围530kHz～1602kHz的置信度可被设定在50％。如果在步骤906中未找到信号质量可接受的5个电台，则置信度保持不变，并允许用户手动选择调谐器地区(步骤908)。

根据无线电系统上可用的调谐器的数量，可以不同配置来实现本发明的方法。图10示例了一些可能的配置，以及每种配置选项的优点。

在双调谐器无线电设备上，可以比单调谐器配置快得多地进行频带扫描。其原因在于，在双调谐器无线电设备上，主调谐器可从低频端开始频带扫描，并在频率范围内向上扫描，而副调谐器可从高频端开始频带扫描过程，并在频率范围内向下扫描，从而用一半的时间完成整个频带扫描。相反，单调谐器配置必须利用主调谐器扫描整个频率范围。具有双调谐器系统的另一个优点是：在频带扫描期间，由主调谐器调谐的目前收听的频率的音频可保持非静音状态。相反，在单调谐器配置的情况下，由于主调谐器进行频带扫描，所以为了继续进行频带扫描，音频被静音。

识别算法可以利用在频带扫描期间收集的信息来确定是否存在地区特征，并且向终端用户提供接受新确定的调谐器地区或者保持原始工厂管理的调谐器地区设置的选项。可以作为带有置信度的突出显示选择向用户呈现该选项，通过所述置信度无线电设备已经确定该车载无线电设备目前被置于的调谐器地区。

图11A-C是在乔治亚州的Peachtree City的Panasonic软件设计中心进行的频带扫描的场强与频率的关系曲线图，其中x轴表示频率，y轴表示单位为dB微伏的场强。具体地说，图11A对应于在87.5～108MHz的范围内，频率步进为100kHz的FM频带扫描；图11B对应于在76～90MHz的范围内，频率步进为100kHz的FM频带扫描；图11C对应于在530～1062kHz的范围内的AM频带扫描。

在图11A-B中可看出，在奇数频率处存在强信号，这意味无线电设备或者在美国或者在EU/RoW调谐器地区中。然而，在第二遍扫描中，在频率104.1MHz(带有PS名称：KISS FM)和105.3MHz(带有PS名称：BUZZ)检测到RDBS同步，这将无线电设备在美国调谐器地区中的置信度增大到100％。

在图11C的AM频带扫描中，确定具有强信号的频率是10kHz和5kHz的倍数。由于在附近不存在可用的AM C-QUAM电台，因此算法将频率范围设为频率步进5kHz的530～1602kHz，以最大化能够捕获的收听电台。

除了关于适当的调谐器地区配置无线电设备之外，还可希望重新配置无线电设备的用户界面控制件，以适合特定调谐器地区的协定。图12示例了包括用户界面1202的车载无线电设备1200，所述用户界面1202具有呈旋钮或转盘1204、一组按钮1206和用于接收口头命令的麦克风(未示出)的形式的用户控制件。与旋钮1204、一组按钮1206和口头命令相关联的所需功能可取决于无线电设备1200被置于的调谐器地区。保存在无线电设备1200的存储器1212内的是状态矩阵表，所述状态矩阵表定义用户界面1202上的每个控制件的功能。无线电设备1200可包括调谐器1214。

状态矩阵表可根据嵌入系统的当前状态，提供输入触发(例如，用户控制件)到作为结果的最终事件或功能的映射。图13示出了状态矩阵的空白例子。在左侧的垂直列中列举的是各种用户控制件。在顶部的水平行中列举的是对应于用户控制件的各种功能。

每个地区需要不同的状态矩阵表，因为对于共同的输入触发(诸如按钮的按下)，可存在不同的希望最终操作。例如，美国调谐器地区支持无线电广播数据系统(RBDS)，它要求支持节目服务名称。从而，美国调谐器地区的调谐和搜索操作不同于欧洲调谐器地区的调谐和搜索操作。具体地说，在美国和欧洲调谐器地区，向后搜索按钮1208和向前搜索按钮1210的操作或功能可不同。

欧洲调谐器地区支持无线电数据系统(RDS)，从而调谐和搜索操作可涉及存储器搜索和电台列表调谐。尽管基本操作差异可归因于跨调谐器地区不同的基本数据系统，当用户界面上的某些用户控制件能够触发由OEM客户定义的不同操作时，会出现操作方面的另一种差异。

图14示例了本发明的配置无线电设备的方法1400的一个实施例。在第一步骤1402中，扫描FM无线电频率或AM无线电频率的第一范围。例如，在一个实施例中，扫描87.5～108.0MHz的FM无线电频率。在步骤1404，对第一范围的多个无线电频率中的每个频率测量第一信号质量度量。例如，可关于每个频率形成质量标度形式的信号质量度量，其中，质量标度取决于场强、多径和超声噪声参数。随后，在步骤1406，扫描FM无线电频率和AM无线电频率中的另一个的所选择的第二范围。即，由于FM无线电频率已被扫描，因此随后可扫描AM频率。在步骤1408，关于第二范围的多个无线电频率中的每个频率测量第二信号质量度量。在一个具体例子中，可为每个频率形成质量标度形式的信号质量度量，其中，质量标度取决于场强、多径和同信道干扰噪声参数。

在步骤1410，为调谐器选择一组工作FM频率和一组工作AM频率。所述一组工作FM频率和一组工作AM频率对应于世界特定地区中的无线电频率协定。工作FM频率和AM频率的选择取决于每个测量结果。例如，对调谐器可以选择包括87.7～107.9MHz范围内的频率的一组工作FM频率，以及包括530～1710kHz范围内的频率的一组工作AM频率。在无线电设备确定所述各组工作频率是最可能与无线电设备目前被置于的调谐器地区的协定相对应的各组工作频率的意义上，可以“选择”各组工作频率。即，这些特别选择的各组工作频率对应于美国调谐器地区的无线电频率协定。由于为了一致性起见，所选的一组FM频率和所选的一组AM频率可对应于相同的调谐器地区，因此这两组频率的选择可取决于在FM频带和AM频带中进行的测量。信号质量测量结果可对应于世界特定调谐器地区的特征性状，并且可与所述特定调谐器地区对应地选择各组FM频率和AM频率。

在最后的步骤1412中，为与无线电设备相关联的对应用户界面控制件定义至少一种功能。该功能的定义取决于所选择的一组工作频率和/或对应的无线电频率协定。例如，如上参考图12和13所述，搜索按钮1208、1210的功能的定义可取决于无线电设备的处理器目前使用的特定状态矩阵表。选择目前使用多个状态矩阵表中的哪个状态矩阵表可取决于选择的一组工作AM和FM频率和/或与所选择的状态矩阵表及所选择的各组工作频率对应的无线电频率协定。

此处，本发明被描述成主要应用于安装在车辆，诸如汽车中的无线电设备。然而，应理解，本发明也适用于无线电设备的任何其它类型或装置。

尽管本发明被描述成具有例证的设计，但在本公开的精神和范围内可以进一步修改本发明。因此，本申请意图覆盖本发明的利用其普遍原理的任何变化、用途或修改。此外，本申请意图覆盖源自本公开的，在本发明所属领域中的已知或通常实践的范围内的这种改变。