專利名稱：具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的跳頻通信裝置的制作方法
這個(gè)申請(qǐng)要求已有日本專利申請(qǐng)?zhí)朖P2002-064825專利申請(qǐng)之優(yōu)先權(quán)，其在此引入用于參考。
發(fā)射信號(hào)必須具有限制在規(guī)定范圍內(nèi)的頻偏。如果載波的載波頻率是固定的，就容易將頻偏限制在規(guī)定范圍內(nèi)。即，提供給VCO的調(diào)制電壓幅度只是限制在這種情況下期望的范圍內(nèi)。
然而，載波頻率經(jīng)常跳變(變化或切換)而且事實(shí)上取預(yù)定跳頻頻率的任何一個(gè)。在這種情況下，如果調(diào)制電壓的幅度是固定的，頻偏根據(jù)載波頻率的變化或跳變而改變。換句話說，VCO具有取決于載波頻率的頻偏特性。
相關(guān)的GFSK通信裝置包括頻偏校正電路，為了將該頻偏限制在規(guī)定范圍內(nèi)。
可是，該頻偏校正電路具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例如，該頻偏校正電路包括一些電阻器和分別與電阻器連接的一些開關(guān)。此外，因?yàn)榇嬖谠S多開關(guān)狀態(tài)ON/OFF的組合，所以很難控制頻偏校正電路。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的跳頻(擴(kuò)頻GFSK)通信裝置，其能夠?qū)㈩l偏限制在與載波頻率無關(guān)的規(guī)定范圍內(nèi)。
在描述一些處理過程時(shí)本發(fā)明其他目的將變得更清楚。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，跳頻通信裝置包括壓控振蕩器以便產(chǎn)生由調(diào)制信號(hào)調(diào)制的已調(diào)制信號(hào)。該載波具有以規(guī)律的間隔被變成任何一個(gè)跳頻頻率的載波頻率。該跳頻通信裝置包括用于存儲(chǔ)許多與跳頻頻率有關(guān)的調(diào)制系數(shù)的存儲(chǔ)器。控制單元與存儲(chǔ)器連接。當(dāng)后續(xù)的跳頻頻率被確定時(shí)，根據(jù)來自存儲(chǔ)器的后續(xù)跳頻頻率，控制單元讀出調(diào)制系數(shù)中的一個(gè)，作為讀出調(diào)制系數(shù)。調(diào)節(jié)部分與該控制單元連接并且與壓控振蕩器連接。調(diào)節(jié)部分利用讀出的調(diào)制系數(shù)，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)的電壓輻值，以將已調(diào)制信號(hào)的頻偏限制在與載波頻率無關(guān)的預(yù)定范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，一種方法用于將從跳頻通信裝置傳送的發(fā)射信號(hào)頻偏限制在與跳頻頻率無關(guān)的預(yù)定范圍內(nèi)。該跳頻通信裝置包括壓控振蕩器，以便產(chǎn)生由調(diào)制信號(hào)來調(diào)制載波的已調(diào)制信號(hào)。該載波具有以規(guī)律的間隔被變成任何一個(gè)跳頻頻率的載波頻率。該方法包括存儲(chǔ)許多與跳頻頻率相關(guān)的調(diào)制系數(shù)的多個(gè)步驟；在后續(xù)跳頻頻率被確定時(shí)，根據(jù)來自存儲(chǔ)器的后續(xù)跳頻頻率，讀出一個(gè)調(diào)制系數(shù)，作為讀出調(diào)制系數(shù)；以及利用讀出的調(diào)制系數(shù)，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)的電壓輻值，以將已調(diào)制信號(hào)的頻偏限制在與載波頻率無關(guān)的預(yù)定范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種方法用于建立與跳頻頻率相關(guān)的調(diào)制系數(shù)。該調(diào)制系數(shù)是用于將從跳頻通信裝置發(fā)射的發(fā)射信號(hào)頻偏限制在與載波頻率無關(guān)的預(yù)定范圍之內(nèi)。該跳頻通信裝置包括壓控振蕩器，以便產(chǎn)生由調(diào)制信號(hào)來調(diào)制載波頻率的已調(diào)載波信號(hào)。該載波被變成以規(guī)律間隔跳頻頻率的任何一個(gè)。該方法包括將測(cè)量計(jì)算機(jī)和頻偏測(cè)量單元與跳頻通信裝置連接的步驟；從計(jì)算機(jī)，指示跳頻通信裝置要保持跳頻頻率之一作為第一載波頻率；將利用預(yù)定模式信號(hào)調(diào)制的第一載波頻率的第一發(fā)射信號(hào)從跳頻通信裝置發(fā)射到頻偏測(cè)量單元；在該頻偏測(cè)量單元，測(cè)量第一發(fā)射信號(hào)的頻偏以便獲得第一結(jié)果；從計(jì)算機(jī)，指示跳頻通信裝置要保持另一個(gè)跳頻頻率作為第二載波頻率；將利用預(yù)定模式信號(hào)調(diào)制的第二載波頻率的第二發(fā)射信號(hào)從跳頻通信裝置發(fā)射到頻偏測(cè)量單元單；在該頻偏測(cè)量單元，測(cè)量第二發(fā)射信號(hào)的頻偏以便獲得第二個(gè)結(jié)果；以及利用第一載波頻率，第一結(jié)果，第二載波頻率和第二結(jié)果，采用線性插值法來計(jì)算調(diào)制系數(shù)。
圖20是描繪通過圖5裝置獲得的頻偏相對(duì)于載波頻率的關(guān)系圖；圖21是包括電壓幅度與初始電壓幅度的比值欄的表格；圖22是用于描述讀出對(duì)應(yīng)于后續(xù)跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)的操作時(shí)序圖。
常規(guī)GFSK通信裝置包括一個(gè)根據(jù)提供的輸入電壓改變其振蕩頻率的VCO(壓控振蕩器)。在GFSK通信裝置中，GFSK調(diào)制是利用壓控振蕩器來實(shí)現(xiàn)的。換言之，VCO的振蕩頻率通過提供給VCO的調(diào)制電壓(或基-帶信號(hào)，或調(diào)制信號(hào))來改變。該調(diào)制電壓對(duì)應(yīng)于傳輸?shù)臄?shù)字編碼。
VCO包括一個(gè)包含有例如
圖1中所示變?nèi)荻O管(具有電容量D)的LC電路。VCO的振蕩頻率“F”由下面方程式給出F=1/2π(L(C+D)).]]>該振蕩頻率是通過改變變?nèi)荻O管的電容量D調(diào)節(jié)的。具體地，當(dāng)外加到變?nèi)荻O管的反向電壓變小時(shí)，電容量D變大而振蕩頻率變低。相反地，當(dāng)外加到變?nèi)荻O管的反向電壓變大時(shí)，電容量D變小，而振蕩頻率變高。
同時(shí)，實(shí)際上為了執(zhí)行頻譜擴(kuò)頻GFSK通信，發(fā)射信號(hào)(已調(diào)制載波或GFSK波)的頻偏(頻偏寬度或頻率偏移量)必須是在由它的通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)。例如，藍(lán)牙(Bluetooth)標(biāo)準(zhǔn)將頻偏限制在140-175kHz范圍內(nèi)。換句話說，根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)制指數(shù)限制在0.28-0.35的范圍內(nèi)。該限制基于如下理由。
當(dāng)GFSK波的頻偏變小時(shí)，對(duì)應(yīng)于GFSK波的數(shù)字編碼“0”和“1”的頻率之間的差別也變小了。因此，在接收機(jī)中就難以辨別解調(diào)制后的數(shù)字編碼“0”和“1”。此外，當(dāng)頻偏大到以至于GFSK波頻率超過了分配的頻帶時(shí)，該GFSK波就干擾相鄰信道的GFSK波。結(jié)果，在包含這種通信裝置的通信系統(tǒng)中導(dǎo)致嚴(yán)重的失敗。
此外，頻偏代表載波頻率(中心頻率“F0”)與對(duì)應(yīng)于發(fā)射信號(hào)(或已調(diào)制載波)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)“1”的頻率(F0+Δf)或者對(duì)應(yīng)于“0”的頻率(F0-Δf)之間的差值“Δf”，如圖2中所示。
在一種條件下，即載波頻率是固定時(shí)，發(fā)射信號(hào)的頻偏就通過將調(diào)制信號(hào)到電壓幅度限制在預(yù)定范圍內(nèi)，來將調(diào)制信號(hào)的電壓幅度限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。然而，在頻譜擴(kuò)頻GFSK調(diào)制無線裝置中，VCO不僅僅調(diào)制載波而且還完成載波的跳頻。因此，存在一種可能性，即，盡管調(diào)制信號(hào)的幅度限制在預(yù)定的范圍內(nèi)，但是在GFSK調(diào)制無線電裝置中，頻偏超出規(guī)定的范圍。
在執(zhí)行頻譜擴(kuò)頻的GFSK調(diào)制無線電裝置中，改變變?nèi)荻O管容量D，以不僅完成調(diào)制而且也實(shí)現(xiàn)跳頻?？傊?，減少容量D以增大載波頻率，和增大容量D以減小載波頻率。在此，當(dāng)載波頻率分別或高或低于跳頻頻率時(shí)，假定變?nèi)荻O管具有容量“Dh”和“D1”。在這種情況下，維持不等式“Dh＜D1”成立。如果調(diào)制信號(hào)的電壓幅度是固定的，由調(diào)制信號(hào)所引起的變?nèi)荻O管中容量變化ΔD是不變的，與容量D無關(guān)。因此，維持不等式“ΔD/Dh＞ΔD/D1”成立。該不等式意指在調(diào)制信號(hào)具有固定電壓幅度的條件下，當(dāng)載波頻率變高時(shí)頻偏變大?？傊?，當(dāng)調(diào)制電壓幅度固定時(shí)，發(fā)射信號(hào)的頻偏隨著執(zhí)行跳頻的VCO中載波頻率的改變而變化。因此，存在一種可能性，即，在預(yù)定范圍內(nèi)調(diào)制電壓幅度的限制無法將頻偏限制在依靠GFSK調(diào)制無線電裝置載波頻率所規(guī)定的范圍內(nèi)。
圖3顯示在加到到VCO的調(diào)制信號(hào)電壓幅度是常數(shù)的情況下，一個(gè)載波頻率與頻偏之間測(cè)量關(guān)系結(jié)果的例子。
相關(guān)的頻譜擴(kuò)頻GFSK通信裝置包括一個(gè)最大頻偏校正電路，如在未經(jīng)審查的日本專利公開號(hào)No.Hei 1(1989)-243730中所公開的校正電路。最大頻偏校正電路根據(jù)載波頻率調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)的電壓幅度，以便粗略地補(bǔ)償VCO的頻率特性以及粗略地補(bǔ)償發(fā)射信號(hào)的頻偏。
具體地，最大頻偏校正電路包括多個(gè)電阻器R1到Rm和一些開關(guān)，如圖4中所示。每個(gè)電阻器的一端與每個(gè)開關(guān)連接，而另一端通過電容器接地。這些開關(guān)還與連接到VCO的輸出端連接。
最大頻偏校正電路在輸入端接收包括調(diào)制信號(hào)的VCO控制信號(hào)Vin，并且將校正的或者調(diào)節(jié)的VCO控制信號(hào)Vout通過輸出端提供給VCO。最大頻偏校正電路根據(jù)載波頻率來控制每個(gè)開關(guān)的開/關(guān)狀態(tài)，以便調(diào)整VCO的控制信號(hào)。
因?yàn)殡娮杵骱烷_關(guān)，最大頻偏校正電路具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。此外，很難為每個(gè)跳頻確定開關(guān)狀態(tài)的組合。這些開關(guān)的控制也很復(fù)雜。
另外，最大頻偏校正電路不能應(yīng)付VCO的產(chǎn)品變化以及通信標(biāo)準(zhǔn)的變化和修改。這是因?yàn)?，電阻器的電阻是在假定VCO具有已知調(diào)制靈敏度以及假定頻偏校正量可以唯一確定的條件下才確定的。應(yīng)付VCO產(chǎn)品變化的技術(shù)公開在未經(jīng)審查的日本專利公開號(hào)No.Tokkaihei 11(1999)-274951中。然而，這種技術(shù)用于載波頻率固定的無線電裝置。在這種技術(shù)中，非易失存儲(chǔ)器僅僅儲(chǔ)存三組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)組之一被用于確定載波頻率。其余的兩個(gè)數(shù)據(jù)組用于根據(jù)二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”來調(diào)整載波頻率。這個(gè)公開沒有透露或講解載波的跳頻和頻偏根據(jù)載波(或跳頻)的變化。
參照?qǐng)D5和22，將根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例對(duì)頻譜擴(kuò)頻GFSK無線電通信裝置進(jìn)行描述。
圖5是顯示頻譜擴(kuò)頻GFSK無線電通信裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。所示裝置100包括基帶部分(以下縮寫成BB部分)110和射頻部分(以下簡(jiǎn)稱RF部分)130。BB部分110用于控制傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)和用于解調(diào)接收的數(shù)據(jù)信號(hào)。RF部分130用于發(fā)射和接收無線電波(GFSK波)。
BB部分110包括中央處理器(CPU)111，接口(UART通用異步收發(fā)器)112，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)113，存儲(chǔ)器控制器114，和無線電接口部分115。無線電接口部分115具有高斯濾波器(GF)116和時(shí)鐘恢復(fù)電路117。
CPU111由一個(gè)與接口112連接的外部主機(jī)150控制。CPU111利用存儲(chǔ)控制器114將信息讀出/寫入外部存儲(chǔ)器裝置(非易失存儲(chǔ)器，例如閃速存儲(chǔ)器)170。外部存儲(chǔ)器裝置170儲(chǔ)存后面將提到的調(diào)制系數(shù)而且作為BB部分110的實(shí)際部件。外部存儲(chǔ)器裝置170可以替代提供于BB部件110中的內(nèi)部非易失存儲(chǔ)器。
主機(jī)150通過接口112提供傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)給無線電接口部分115的高斯濾波器116。高斯濾波器116輸出該傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，作為具有對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制“0”和“1”的兩個(gè)電平電壓的模擬調(diào)制信號(hào)(或基帶信號(hào))。
RF射頻部分130包括壓控振蕩器(VCO)131、時(shí)鐘132、鎖相環(huán)(PLL)133、鑒相器(PD)134、充電泵135、功率放大器(PA)136、雙工器137、天線138、低噪聲放大器(LNA)139、乘法器140、帶通濾波器(BPF)141、放大器組合142，和偏差檢測(cè)器(或解調(diào)器)143。
來自BB部分110的高斯濾波器116的模擬調(diào)制信號(hào)提供給VCO131以便控制從RF部分130傳送的發(fā)射信號(hào)的頻偏。當(dāng)模擬調(diào)制信號(hào)沒有從BB部分110提供時(shí)，VCO131根據(jù)充電泵135提供的控制電壓載波頻率(或中心頻率)進(jìn)行振蕩。VCO131響應(yīng)從高斯濾波器116提供的調(diào)制信號(hào)電壓，將載波頻率偏移向較高頻率一側(cè)或者較低頻率一側(cè)，以便產(chǎn)生發(fā)射(或調(diào)制)信號(hào)。
PLL133根據(jù)預(yù)定的分離比分離來自時(shí)鐘132的時(shí)鐘信號(hào)，以便產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)。PLL133進(jìn)一步分離要與基準(zhǔn)信號(hào)相比較的VCO131的輸出信號(hào)(具有載波頻率)。PLL133對(duì)VCO131的輸出信號(hào)周期地改變分離比，以便執(zhí)行載波頻率的跳頻(變化)。PLL在CPU111的控制下以規(guī)則的間隔改變分離比。PLL133提供兩個(gè)分離的信號(hào)給鑒相器134。
鑒相器134將來自PLL133的兩個(gè)分離信號(hào)互相進(jìn)行比較，并且提供一個(gè)表示他們之間差的差值信號(hào)給充電泵135。
根據(jù)來自鑒相器134的差值信號(hào)，充電泵135改變提供給VCO131的控制電壓。
因此，VCO131、時(shí)鐘132、PLL133、鑒相器134和充電泵135周期地改變VCO131的中心頻率，并且在每個(gè)周期保持它。從而，VCO產(chǎn)生使用作為跳頻頻率之一的載波頻率。換句話講，載波頻率以規(guī)則的間隔變成跳頻頻率之一。
功率放大器136放大來自VCO131的發(fā)射信號(hào)，并且提供放大的發(fā)射信號(hào)給雙工器137。雙工器137將功率放大器136放大的發(fā)射信號(hào)提供給天線138。天線138將雙工器137放大的發(fā)射信號(hào)發(fā)射到外面。
另一方面，由天線138接收的接收信號(hào)通過雙工器137輸送給低噪聲放大器139。
低噪聲放大器139低噪聲地放大接收信號(hào)并且提供放大的接收信號(hào)給乘法器140。
乘法器140倍乘來自低噪聲放大器139的接收信號(hào)并且提供該倍乘的信號(hào)給帶通濾波器141。
帶通濾波器141將從乘法器140提供的倍乘信號(hào)濾掉除預(yù)定頻帶以外的其它頻率分量。也就是說，帶通濾波器141通過了屬于預(yù)定倍乘信號(hào)頻帶的頻率分量作為濾波的信號(hào)。該濾波的信號(hào)提供給放大器組合142。
放大器組合142以預(yù)定的增益放大濾波的信號(hào)并且將放大的濾波信號(hào)提供給偏差檢測(cè)器143。
偏差檢測(cè)器143解調(diào)制該放大的濾波信號(hào)，以便從放大的濾波信號(hào)檢測(cè)出數(shù)據(jù)。偏差檢測(cè)器143將檢測(cè)的數(shù)據(jù)提供給BB部分110的時(shí)鐘恢復(fù)電路117，作為檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)。
如上所述，圖5的無線電裝置100采用跳頻頻譜的擴(kuò)頻調(diào)制通信方法。這種方法周期地改變載波頻率(或發(fā)射信號(hào)的中心頻率)，如圖6所示。在圖6中，載波頻率可以采用從2402到2480MHz的跳頻頻率之一。載波頻率的周期變化是通過改變用于分離VCO131的輸出信號(hào)的分離比來實(shí)現(xiàn)的，如上在PLL133中所述。
VCO131具有這樣的特性，即在調(diào)制信號(hào)具有恒定電壓幅度的情況下頻偏按照載波頻率的增加而變大。為了補(bǔ)償頻偏特性，無線電裝置100利用這種特性，即，頻偏取決于調(diào)制信號(hào)的電壓幅度。
圖7顯示一個(gè)在載波頻率是固定時(shí)施加在VCO131上的調(diào)制信號(hào)電壓幅度與頻偏之間關(guān)系的例子。如圖7所示，頻偏隨著調(diào)制信號(hào)的電壓幅度線性地增長(zhǎng)。所以，隨著載波頻率的增加通過減少電壓幅度來變平坦或補(bǔ)償發(fā)射信號(hào)的頻偏，如圖8所示。
適用于跳頻的跳頻頻率與調(diào)制信號(hào)電壓幅度之間的關(guān)系如下建立。
首先，如圖9所示，為了測(cè)量將個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)50與無線電裝置100連接。主機(jī)150可以用來代替?zhèn)€人計(jì)算機(jī)50。此外，頻偏測(cè)量單元(VSA)52與無線電裝置100連接而代替天線138。頻偏測(cè)量單元52還與個(gè)人計(jì)算機(jī)50連接。
接下來，個(gè)人計(jì)算機(jī)50將測(cè)量數(shù)據(jù)組提供給無線電裝置100的BB部分110，指示無線電裝置100發(fā)射測(cè)量數(shù)據(jù)組。頻偏測(cè)量單元52測(cè)量包含測(cè)量數(shù)據(jù)組的發(fā)射信號(hào)頻偏，并且提供測(cè)量結(jié)果給人計(jì)算機(jī)50。此外，個(gè)人計(jì)算機(jī)50還安排無線電裝置100發(fā)射具有不同載波頻率的發(fā)射信號(hào)，以便獲得其它的測(cè)量結(jié)果。個(gè)人計(jì)算機(jī)50根據(jù)頻偏測(cè)量裝置52的測(cè)量結(jié)果為每個(gè)跳頻頻率校準(zhǔn)相關(guān)的頻偏。
參照?qǐng)D10，將描述關(guān)于個(gè)人計(jì)算機(jī)50中相關(guān)頻偏的校準(zhǔn)。這里僅僅測(cè)量?jī)蓚€(gè)對(duì)應(yīng)于最低跳頻頻率和最高跳頻頻率點(diǎn)。這是因?yàn)轭l偏在這兩個(gè)點(diǎn)之一有最大值而在另一點(diǎn)處有最小值。
在步驟S601，個(gè)人計(jì)算機(jī)50設(shè)置無線電裝置100連續(xù)地(或重復(fù)地)發(fā)射預(yù)定的模式，作為發(fā)射數(shù)據(jù)集。例如，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)定義“11110000”的模式做為預(yù)定的模式。圖11顯示表示“11110000”模式的模擬信號(hào)波形?！?1110000”的模式也被用來測(cè)量BB部分110的高斯濾波器116的最大輸出。
當(dāng)發(fā)射數(shù)據(jù)被設(shè)置從個(gè)人計(jì)算機(jī)50到無線電裝置100時(shí)，預(yù)定模式(即調(diào)制電壓)的幅度被設(shè)置到個(gè)人計(jì)算機(jī)50。在此引進(jìn)“調(diào)制系數(shù)”的概念。調(diào)制電壓是通過利用調(diào)制系數(shù)設(shè)置的。調(diào)制系數(shù)可以取預(yù)定的系數(shù)范圍內(nèi)的一個(gè)值。例如，系數(shù)范圍是從“0”到“1023”。
在這種情況下，當(dāng)中間值設(shè)置為“512”時(shí)調(diào)制電壓(或峰-峰幅度)假定為60mVpp。因此，電壓幅度可以從“0”變化到“120”mVpp。在這個(gè)實(shí)施例中，“校準(zhǔn)”的術(shù)語意指為全部跳頻頻率建立調(diào)制系數(shù)。在步驟S601，中間值“512”被設(shè)置為初始值與載波頻率無關(guān)，因?yàn)檫€沒有建立調(diào)制系數(shù)。調(diào)制系數(shù)的設(shè)置是通過將調(diào)制系數(shù)存儲(chǔ)到高斯濾波器116的寄存器來實(shí)現(xiàn)的，如后面所描述。
接下來，在步驟S602，個(gè)人計(jì)算機(jī)50指示無線電裝置100保持最低的或最高的跳頻頻率。這迫使停止載波頻率的跳頻。如果無線電裝置100正常地運(yùn)行并且執(zhí)行跳頻，則很難正確地測(cè)量頻偏。
當(dāng)上述設(shè)置完成時(shí)，在步驟S603個(gè)人計(jì)算機(jī)50安排無線電裝置100開始發(fā)射數(shù)據(jù)的發(fā)射。無線電裝置100根據(jù)個(gè)人計(jì)算機(jī)50的指示開始預(yù)定模式的連續(xù)發(fā)射。
在步驟S604，頻偏測(cè)量單元52測(cè)量從無線電裝置100發(fā)射的發(fā)射信號(hào)(GFSK波)的頻偏數(shù)值。當(dāng)頻偏測(cè)量單元52完成頻偏值的測(cè)量時(shí)，就將測(cè)量結(jié)果報(bào)告給個(gè)人計(jì)算機(jī)50。
在步驟S605，依據(jù)接收的測(cè)量結(jié)果，個(gè)人計(jì)算機(jī)50判斷對(duì)最低和最高跳頻頻率兩者的測(cè)量是否完成。如果對(duì)最低和最高的跳頻頻率之一測(cè)量沒有完成，在步驟S606，個(gè)人計(jì)算機(jī)50改變載波頻率到另一個(gè)跳頻頻率。然后，步驟S606返回到步驟S601，并且再執(zhí)行步驟S601到S605。
另一方面，當(dāng)對(duì)最低和最高跳頻頻率兩者的測(cè)量完成時(shí)，步驟S605到達(dá)步驟S607。在步驟S607，個(gè)人計(jì)算機(jī)50判斷對(duì)應(yīng)于最低和最高的跳頻頻率的頻偏值是否處于比由無線電通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的確定(或允許)范圍窄的預(yù)定(或可容許的)范圍之內(nèi)。該預(yù)定范圍在中心頻率兩側(cè)具有幾個(gè)千赫茲(kHz)的寬度。例如，當(dāng)規(guī)定范圍由藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)確定是140-175kHz范圍時(shí)，該預(yù)定范圍被確定在160±5kHz。
當(dāng)對(duì)應(yīng)于最低的和最高的跳頻頻率的頻偏值包括在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，步驟S607到達(dá)步驟S608。
在步驟S608，個(gè)人計(jì)算機(jī)50為全部跳頻頻率都使用″512″的調(diào)制系數(shù)，并且將″512″調(diào)制系數(shù)一次全部地寫入外部?jī)?chǔ)存器裝置170，這與每個(gè)跳頻頻率有關(guān)。因此，完成校準(zhǔn)。
另一方面，當(dāng)對(duì)應(yīng)于最低和最高的跳頻頻率的頻偏值超過預(yù)定范圍時(shí)，步驟S607到達(dá)步驟S609。
在步驟S609，個(gè)人計(jì)算機(jī)50利用線性插值法建立對(duì)應(yīng)于所有跳頻頻率的新調(diào)制系數(shù)。然后，個(gè)人計(jì)算機(jī)50從新的調(diào)制系數(shù)獲得兩個(gè)對(duì)應(yīng)于最低和最高跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)。此外個(gè)人計(jì)算機(jī)50設(shè)置采集的調(diào)制系數(shù)給無線電通信裝置100以便第二次利用它們執(zhí)行步驟S601到S606。也就是說，再利用采集的調(diào)制系數(shù)代替″512″執(zhí)行步驟S601到S606。
在步驟S607的第二次，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)50斷定對(duì)應(yīng)于最低和最高跳頻頻率的頻偏值包括在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，步驟S607跳步驟S608。在步驟S608，個(gè)人計(jì)算機(jī)50將如上所述在步驟S609建立的調(diào)制系數(shù)一次全部地寫入外部?jī)?chǔ)存器裝置170，以分別地將它們與跳頻頻率相聯(lián)系。因此，完成校準(zhǔn)。
在步驟S607的第二次，如果對(duì)應(yīng)于最低和最高跳頻頻率的頻偏值之一或兩者超過預(yù)定范圍時(shí)，步驟S607再到達(dá)步驟S609。然后，個(gè)人計(jì)算機(jī)50根據(jù)第二次測(cè)量結(jié)果再建立新的調(diào)制系數(shù)。
上述的操作重復(fù)執(zhí)行直到上次測(cè)量結(jié)果的頻偏值包含在預(yù)定范圍內(nèi)為止。
依據(jù)這個(gè)實(shí)施例，如上所述，全部跳頻頻率調(diào)制系數(shù)都可以通過校準(zhǔn)方法一次全部地建立。
另外，用粗實(shí)線描繪的步驟S601、S602、S603、S608和S609都是個(gè)人計(jì)算機(jī)50控制無線電裝置100的步驟。換句話說，這些都是從外面控制無線電裝置100的步驟。這些步驟是利用HCI(主機(jī)控制器接口)命令完成。也就是說，該校準(zhǔn)是通過來自無線電裝置100外部的控制完成的。HCI意指在主機(jī)150與主機(jī)控制器(這里，相當(dāng)于無線電裝置100)之間的通信協(xié)議。HCI命令是來自主機(jī)150用于操縱主機(jī)控制器的。
接下來，將參照?qǐng)D12、13A和13B描述有關(guān)在步驟S609的線性插值法。
圖12顯示一個(gè)當(dāng)調(diào)制電壓是常數(shù)時(shí)在VCO131的載波頻率與頻偏之間測(cè)量結(jié)果關(guān)系的例子。如很容易從圖12理解，頻偏值通常根據(jù)載波頻率的增加線性地減小。所以，如果對(duì)應(yīng)于最低和最高跳頻頻率的頻偏值被測(cè)量，就通過線性插值法建立頻偏特性。也就是說，當(dāng)線性插值法被用于頻偏測(cè)量單元52的測(cè)量結(jié)果時(shí)，就獲得與無線電裝置100的跳頻頻率相關(guān)的頻偏特性。圖13A顯示線性插值法的結(jié)果。
在圖13A中，對(duì)應(yīng)于最低跳頻頻率的頻偏值用“fa”表示，而對(duì)應(yīng)于最高跳頻頻率的頻偏值用“fb”表示。頻偏的目標(biāo)用“fO”表示。對(duì)應(yīng)于最低跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)用“Ca”表示，而對(duì)應(yīng)于最高跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)用“Cb”表示。
對(duì)應(yīng)于最低和最高的跳頻頻率的新調(diào)制系數(shù)Ca′和Cb′由下列方程式給出Ca′＝Ca×f0/fa (1)和Cb′＝Cb×f0/fb (2)對(duì)應(yīng)于剩余電平的每個(gè)剩余的新調(diào)制系數(shù)由下列公式給出Ci′＝(Fi-Fmin)/(Fmax-Fmin)×(Cb′-Ca′)+Ca′ (3)其中，F(xiàn)i表示第i個(gè)跳頻頻率(或第i個(gè)頻道)，Ci表示對(duì)應(yīng)于第i個(gè)跳頻頻率Fi的新調(diào)制系數(shù)，而Fmin與Fmax表示最低和最高的跳頻頻率。
通過利用上述的三個(gè)方程式(1)、(2)和(3)，全部跳頻頻率的新調(diào)制系數(shù)一次全部地建立。
下面說明具體的例子。在此，假定Fmin＝2402MHz、Fmax＝2480MHz、Ca＝512、Cb＝512、fa＝140kHz、fb＝175kHz和f0＝160kHz。調(diào)制系數(shù)可能取如上所述的″0″到″1023″的整數(shù)。
首先，對(duì)應(yīng)于最低和最高跳頻頻率的新調(diào)制系數(shù)Ca′和Cb′利用下面的方程式(1)和(2)建立。然而，在下面方程式中省略了小數(shù)點(diǎn)后的部分。
Ca′＝512×160/140＝585Cb′＝512×160/175＝468對(duì)應(yīng)于剩余的跳頻頻率的剩余調(diào)制系數(shù)是通過用如下方程式(3)建立的。
C2′(對(duì)應(yīng)于2403MHz的跳頻頻率)＝(2403-2402)/(2480-2402)×(468-585)+585＝584C3′(對(duì)應(yīng)于2404MHz的跳頻頻率)＝(2404-2402)/(2480-2402)×(468-585)+585＝582C4′(對(duì)應(yīng)于2405MHz的跳頻頻率)＝(2405-2402)/(2480-2402)×(468-5 85)+585＝581C40′(對(duì)應(yīng)于2441MHz的跳頻頻率)＝(2441-2402)/(2480-2402)×(468-585)+585＝527如果頻偏重測(cè)是利用通過上述方法建立的新調(diào)制系數(shù)完成的，則頻偏是常數(shù)，并且等于目標(biāo)f0而與載波頻率無關(guān)，如圖13B所示。
圖14顯示了跳頻頻率和新調(diào)制系數(shù)之間的關(guān)系。如從圖14中所理解，對(duì)應(yīng)于較高跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)比對(duì)應(yīng)于較低跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)大。
每個(gè)調(diào)制系數(shù)取如上所述系數(shù)范圍內(nèi)的一個(gè)整數(shù)值(或一個(gè)離散值)。因此，在系數(shù)范圍是窄的情況下，存在一種可能性，即，對(duì)應(yīng)于所有跳頻頻率的頻偏值沒有限制在預(yù)定范圍內(nèi)。換句話說，存在一種可能性，即，對(duì)應(yīng)于所有跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)不能建立在窄的系數(shù)范圍之中。特別是，當(dāng)無線電裝置100相對(duì)于載波頻率變化具有較高的頻偏變化率時(shí)，這種可能性是很高的。因此，所期望的系數(shù)范圍盡可能的寬。
通過上述方法獲得的新調(diào)制系數(shù)被寫入如上所述的外部?jī)?chǔ)存器裝置170。這個(gè)寫入操作是通過分配地址給跳頻頻率以及使用一批寫入命令來完成，如圖16所示。圖16的批量寫入命令包含寫入指令、寫數(shù)據(jù)長(zhǎng)度指示、起始地址指示以及對(duì)應(yīng)跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)。
當(dāng)無線電裝置100開始正常運(yùn)行時(shí)，讀出存儲(chǔ)在外部?jī)?chǔ)存器裝置170中的調(diào)制系數(shù)，然后寫入RAM113。在正常運(yùn)行中，每當(dāng)載波頻率切換(或被變成跳頻頻率的任何一個(gè))時(shí)，對(duì)應(yīng)于后續(xù)跳頻頻率的調(diào)制系數(shù)從RAM113讀出，以便將其設(shè)置在提供于高斯濾波器116的寄存器中。就是說，每當(dāng)中央處理器112決定后續(xù)跳頻頻率時(shí)，這些跳頻頻率將被用于后續(xù)跳頻周期，它根據(jù)后續(xù)跳頻頻率讀出相應(yīng)的調(diào)制系數(shù)之一。
接下來，參照?qǐng)D17，詳細(xì)描述高斯濾波器116。
在圖17中，高斯濾波器116包括數(shù)字濾波器401、寄存器402、乘法器403、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)404和低通濾波器405。寄存器402是被用來存儲(chǔ)為了測(cè)量頻偏的初始調(diào)制系數(shù)的相同寄存器。
數(shù)字濾波器401限制了向其提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(或發(fā)射數(shù)據(jù))信號(hào)的頻帶。寄存器402存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于后續(xù)跳頻頻率(或頻道)的調(diào)制系數(shù)并且在CPU113控制下從RAM113讀出。乘法器403將來自數(shù)字濾波器401的頻帶限制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)與存儲(chǔ)在寄存器402的調(diào)制系數(shù)相乘。數(shù)模轉(zhuǎn)換器404將從乘法器403輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)。低通濾波器405將來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器404中的高頻分量除去，并且將它(濾波器的信號(hào))提供給VCO131作為模擬調(diào)制信號(hào)。因此，模擬調(diào)制信號(hào)具有根據(jù)每個(gè)跳頻頻率調(diào)整的電壓輻值。
在此，假定來自高斯濾波器116的模擬調(diào)制信號(hào)的電壓輻值在初始狀態(tài)等于60mVpp(即，調(diào)制系數(shù)等于“512”)。在這種情況下，對(duì)應(yīng)于每個(gè)跳頻頻率的模擬調(diào)制信號(hào)的電壓輻值“Vai”如下。
Va1(對(duì)應(yīng)于2402MHz的跳頻頻率)
＝60×585/512＝68.6mVppVa2(對(duì)應(yīng)于2403MHz的跳頻頻率)＝60×584/512＝68.4mVppVa3(對(duì)應(yīng)于2404MHz的跳頻頻率)＝60×582/512＝68.2mVppVa4(對(duì)應(yīng)于2405MHz的跳頻頻率)＝60×581/512＝68.1mVppVa40(對(duì)應(yīng)于2441MHz的跳頻頻率)＝60×527/512＝61.8mVppVa79(對(duì)應(yīng)于2480MHz的跳頻頻率)＝60×468/512＝54.8mVpp上面的結(jié)果繪制在圖18所示的圖中。
對(duì)于每個(gè)跳頻頻率，存在圖19所示的調(diào)制電壓與頻偏之間的關(guān)系。所以，通過根據(jù)圖18所示關(guān)系修正調(diào)制電壓，頻偏就變成如圖20所示的常數(shù)。
圖21顯示一個(gè)包括電壓幅值與初始狀態(tài)電壓輻值比率的列表格。
參照?qǐng)D22，正常運(yùn)行將描述如下。
依據(jù)從主機(jī)150接收的發(fā)射數(shù)據(jù)，無線電裝置100每隔一定間隔執(zhí)行載波跳頻。每當(dāng)CPU111決定后續(xù)跳頻頻率時(shí)，它從RAM113讀出對(duì)應(yīng)于后續(xù)頻率的調(diào)制系數(shù)，以便將其存入高斯濾波器116的寄存器402。對(duì)應(yīng)的調(diào)制系數(shù)的讀取與存儲(chǔ)是在圖22中陰影線的矩形處完成的，并且在后續(xù)跳頻頻率被用于發(fā)射數(shù)據(jù)的發(fā)射之前結(jié)束。
例如，當(dāng)無線電裝置100接收符合藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包時(shí)，CPU111從接收數(shù)據(jù)包讀出頻道(或載波頻率)指示數(shù)據(jù)。CPU111再讀出對(duì)應(yīng)于由頻道指示數(shù)據(jù)指定的頻道的調(diào)制系數(shù)，而且將它存儲(chǔ)在寄存器中。因此，無線電裝置100能夠根據(jù)載波頻率(跳頻頻率)控制調(diào)制信號(hào)的電壓輻值，而且將該頻偏限制在與載波頻率(或跳頻頻率)無關(guān)的規(guī)定范圍內(nèi)。
因此，盡管該無線電裝置100有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但是它能夠根據(jù)載波頻率以很高的精確度來調(diào)整或補(bǔ)償頻偏。換句話說，無線電裝置100能夠保持近似統(tǒng)一的頻偏而與載波頻率無關(guān)。此外，無線電裝置100容易對(duì)付產(chǎn)品變化、老化和通信標(biāo)準(zhǔn)的修改。這是因?yàn)檎{(diào)制系數(shù)容易一次全部地建立，同時(shí)容易重新寫入存儲(chǔ)器。
迄今本發(fā)明已經(jīng)連同優(yōu)選實(shí)施例一起描述，對(duì)那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員，很容易以各種各樣方式將本發(fā)明應(yīng)用到實(shí)際中。例如，可以在BB部分110中提供非易失存儲(chǔ)器170。
權(quán)利要求
1.一種跳頻通信裝置，包括壓控振蕩器，它用于通過調(diào)制信號(hào)調(diào)制載波而產(chǎn)生已調(diào)制信號(hào)，所述載波具有以規(guī)律的間隔被變成任何一個(gè)跳頻頻率的載波頻率，所述跳頻通信裝置包括存儲(chǔ)器，它用于存儲(chǔ)多個(gè)與跳頻頻率有關(guān)的調(diào)制系數(shù)；與所述存儲(chǔ)器連接的控制單元，當(dāng)后續(xù)跳頻頻率被確定時(shí)，根據(jù)來自所述存儲(chǔ)器的后續(xù)跳頻頻率，控制單元讀出調(diào)制系數(shù)中的一個(gè)，作為讀出調(diào)制系數(shù)；和與所述控制單元和壓控振蕩器連接的調(diào)節(jié)部分，調(diào)節(jié)部分利用讀出的調(diào)制系數(shù)，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)的電壓輻值，以將已調(diào)制信號(hào)的頻偏限制在與載波頻率無關(guān)的預(yù)定范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳頻通信裝置，調(diào)制信號(hào)由發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)構(gòu)成，其特征在于所述調(diào)節(jié)部分包括乘法器，該乘法器用于將發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)與讀出的調(diào)制系數(shù)相乘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跳頻通信裝置還包括高斯濾波器，它用于提供調(diào)制信號(hào)給所述壓控振蕩器，其中所述乘法器提供在所述的高斯濾波器中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的跳頻通信裝置，其特征在于所述高斯濾波器包括數(shù)字濾波器，它用于限制發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)的頻帶，以便提供限制頻帶的發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)給所述乘法器；通過所述乘法器與所述數(shù)字濾器連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它用于把與從乘法器讀出的調(diào)制信號(hào)相乘的限制頻帶的發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換到模擬數(shù)據(jù)信號(hào)；和與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接的低通濾波器，它用于濾波模擬數(shù)據(jù)信號(hào)，以便將濾波的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)提供給壓控振蕩器，作為調(diào)制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳頻通信裝置，其特征在于所述調(diào)制系數(shù)是利用與至少兩個(gè)跳頻頻率有關(guān)的頻偏測(cè)量結(jié)果，依靠線性插值法獲得的。
6.一種用于將從跳頻通信裝置傳送的發(fā)射信號(hào)頻偏限制在與跳頻頻率無關(guān)的預(yù)定范圍內(nèi)的方法，所述跳頻通信裝置包括壓控振蕩器，其用于產(chǎn)生由調(diào)制信號(hào)來調(diào)制載波的已調(diào)制信號(hào)，所述載波具有以規(guī)律的間隔被變成任何一個(gè)跳頻頻率的載波頻率，所述方法包括以下步驟存儲(chǔ)多個(gè)與跳頻頻率相關(guān)的調(diào)制系數(shù)；在后續(xù)跳頻頻率被確定時(shí)，根據(jù)來自存儲(chǔ)器的后續(xù)跳頻頻率，讀出一個(gè)調(diào)制系數(shù)作為讀出調(diào)制系數(shù)；以及利用讀出調(diào)制系數(shù)，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)的電壓輻值，已將已調(diào)制信號(hào)的限制頻偏限制在與載波頻率無關(guān)的預(yù)定范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，調(diào)制信號(hào)由發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)構(gòu)成，其中所述調(diào)節(jié)步驟包括以下步驟將讀出的調(diào)制系數(shù)乘以發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法還包括以下步驟限制發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)的頻帶，以便提供限制頻帶的發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)給所述乘法器；把與從乘法器讀出的調(diào)制信號(hào)相乘的限制頻帶的發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換到模擬數(shù)據(jù)信號(hào)；和濾波數(shù)字信號(hào)，以便提供濾波的模擬數(shù)字信號(hào)給壓控振蕩器，作為調(diào)制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括以下步驟使用與至少兩個(gè)跳頻頻率有關(guān)的頻偏測(cè)量結(jié)果，依靠線性插值法獲得所述調(diào)制系數(shù)。
10.一種用于建立與跳頻頻率相關(guān)的調(diào)制系數(shù)的方法，所述調(diào)制系數(shù)用于將從跳頻通信裝置發(fā)射的發(fā)射信號(hào)頻偏限制在與載波頻率無關(guān)的預(yù)定范圍之內(nèi)，所述跳頻通信裝置包括壓控振蕩器，以便產(chǎn)生由調(diào)制信號(hào)來調(diào)制載波頻率的已調(diào)載波信號(hào)，該載波被變成以規(guī)律間隔跳頻頻率的任何一個(gè)，所述方法包括以下步驟將測(cè)量計(jì)算機(jī)和頻偏測(cè)量單元與所述跳頻通信裝置連接；從所述計(jì)算機(jī)，指示所述跳頻通信裝置要保持一個(gè)跳頻頻率作為第一載波頻率；將利用預(yù)定模式信號(hào)調(diào)制的第一載波頻率的第一發(fā)射信號(hào)從所述跳頻通信裝置發(fā)射到所述頻偏測(cè)量單元；在所述頻偏測(cè)量單元，測(cè)量第一發(fā)射信號(hào)的頻偏，以便獲得第一結(jié)果；從所述計(jì)算機(jī)，指示所述跳頻通信裝置要保持另一個(gè)跳頻頻率作為第二載波頻率；將利用預(yù)定模式信號(hào)調(diào)制的第二載波頻率的第二發(fā)射信號(hào)從所述跳頻通信裝置發(fā)射到所述頻偏測(cè)量單元；在所述頻偏測(cè)量單元，測(cè)量第二發(fā)射信號(hào)的頻偏，以便獲得第二個(gè)結(jié)果；以及利用第一載波頻率、第一結(jié)果、第二載波頻率和第二結(jié)果，采用線性插值法來計(jì)算調(diào)制系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法包括將調(diào)制系數(shù)一次全部地寫入非易失性存儲(chǔ)器的步驟。
全文摘要
一種跳頻通信裝置，具有用于存儲(chǔ)與載波的跳頻頻率有關(guān)的調(diào)制系數(shù)的存儲(chǔ)器。每當(dāng)后續(xù)跳頻頻率被確定時(shí)，中央處理器(CPU)就根據(jù)來自存儲(chǔ)器的后續(xù)跳頻頻率讀出調(diào)制系數(shù)中的一個(gè)，并且將它提供給高斯濾波器。高斯濾波器將讀出的調(diào)制系數(shù)存儲(chǔ)在寄存器中，然后用保存在寄存器的讀出調(diào)制系數(shù)乘上提供的發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)，以便產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制信號(hào)。因此，調(diào)制信號(hào)具有取決于載波頻率的電壓幅度。壓控振蕩器利用來自高斯濾波器的調(diào)制信號(hào)調(diào)制具有后續(xù)跳頻頻率的載波，并且產(chǎn)生一個(gè)發(fā)射信號(hào)。所以，該發(fā)射信號(hào)具有近似均勻的頻偏而與載波頻率無關(guān)。
文檔編號(hào)H03C3/09GK1444346SQ03120169
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2003年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月11日
發(fā)明者五十嵐克人 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社