專利名稱：通過將過零點(diǎn)映射到參數(shù)值序列來解調(diào)調(diào)頻接收信號(hào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種方法和裝置，用以解調(diào)制一模擬接收信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由無線傳輸且以一數(shù)據(jù)符號(hào)序列在該發(fā)射器末端調(diào)頻。
與本發(fā)明相關(guān)的方法和裝置最好是無線數(shù)字通信系統(tǒng)的元素，該系統(tǒng)可基于藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)、DECT標(biāo)準(zhǔn)、WDCT標(biāo)準(zhǔn)或是一類似標(biāo)準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
在此類型的通信系統(tǒng)中，系使用傳統(tǒng)的信號(hào)處理方式在接收器末端解調(diào)制該調(diào)頻接收信號(hào)，并檢測該信號(hào)。一種常用的方法是根據(jù)「限制器/鑒別器FM解調(diào)制器」，在一般復(fù)合帶通信號(hào)之嚴(yán)格限制后，舉例來說，便藉由一模擬符合解調(diào)制器及對(duì)應(yīng)的信號(hào)檢測解調(diào)制該調(diào)頻信號(hào)。
接收器系設(shè)計(jì)在其中使用一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器以將中間頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字域，且使用以檢測信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理方法亦是公知的。舉例來說，此類方法在文件DE 101 03 497.3中有描述，盡管此類方法能用以達(dá)到高品質(zhì)信號(hào)檢測，其還是具有一復(fù)合模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)。
文件DE 102 14 581.4為一現(xiàn)有技術(shù)，其符合德國專利法第3(2)條，描述了解調(diào)制在一無線通信系統(tǒng)中一模擬接收信號(hào)(其系已數(shù)字調(diào)頻)的方法，其中在接收信號(hào)或在由該接收信號(hào)所產(chǎn)生的中間頻率信號(hào)中，決定過零點(diǎn)(zero crossing)間的時(shí)間間隔，并將其用以檢測該數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)。在CPFSK(連續(xù)相位頻率位移鍵控)調(diào)制信號(hào)的該數(shù)據(jù)符號(hào){dk}系藉由將數(shù)據(jù)符號(hào)序列分成包含復(fù)數(shù)個(gè)過零點(diǎn)的子段，且其長度可包含復(fù)數(shù)個(gè)符號(hào)間隙。過零點(diǎn)間隙的序列可以數(shù)字形式儲(chǔ)存于一位移緩存器鏈中，且可在一分級(jí)裝置中與先前儲(chǔ)存的間隙序列比較。一種都市區(qū)塊量度(city block metric)便被提出用以測量該測量序列及該儲(chǔ)存系列間的距離，與該測量序列相距最短距離的先前儲(chǔ)存的型樣序列，便會(huì)作為傳輸?shù)男蜆樱瑢?duì)應(yīng)此所選型樣的數(shù)據(jù)序列便會(huì)構(gòu)成該檢測數(shù)據(jù)序列，且因此成為該檢測問題的解決方法。
在文件DE 102 37 867.3中所描述的解調(diào)制方法中，其同樣地成為符合德國專利法第3(2)條的現(xiàn)有技術(shù)，在該接收信號(hào)中一系列過零點(diǎn)間隙(其已經(jīng)決定)系作為藉由從可能數(shù)據(jù)符號(hào)序列中選擇以重建該數(shù)據(jù)符號(hào)序列的基礎(chǔ)，關(guān)于該數(shù)據(jù)符號(hào)序列，其介于過零點(diǎn)序列及在該接收器末端計(jì)算的序列間的歐式距離是最小的。在重建期間，系使用一種維特比(Viterbi)算法，其已經(jīng)藉由一反應(yīng)部件(反應(yīng)維特比算法)適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展，在此例子中，當(dāng)計(jì)算該分支量度(branch metric)時(shí)，便會(huì)考慮過零點(diǎn)的不同數(shù)量，因此可評(píng)估整個(gè)接收序列(而非只是子序列)。此方法的缺點(diǎn)在于，當(dāng)計(jì)算該分支量度時(shí)，必須產(chǎn)生關(guān)于該傳輸數(shù)據(jù)的固有假設(shè)，此會(huì)導(dǎo)致在該分支量度中一添加錯(cuò)誤成分。
除此之外，先前所描述的兩個(gè)解調(diào)制方法皆具有固有問題，其在一符號(hào)間隙變動(dòng)中過零點(diǎn)的數(shù)量，其系基于該數(shù)據(jù)、一些已經(jīng)系統(tǒng)參數(shù)以及未知干擾影響。然而，傳統(tǒng)的數(shù)字接收器設(shè)計(jì)總是假定每一符號(hào)間隙具有一固定數(shù)量的樣本。
文件US 5,469,112描述一種解調(diào)制方法，其中該接收信號(hào)分成一同相分量及一正交分量，且該接收信號(hào)與來自一本地振蕩器的輸出信號(hào)混合，該輸出信號(hào)在一相位位移90°后便供應(yīng)給兩分量其中之一，在通過一低通濾波器及一限制器之后，兩信號(hào)便供應(yīng)給一過零點(diǎn)檢測器，包含一兩方位計(jì)數(shù)器之一相位角度評(píng)估器決定在過零點(diǎn)之I和Q信號(hào)中相位改變的方向，且使用該結(jié)果來檢測該信號(hào)符號(hào)序列，然而該相位角度評(píng)估器及計(jì)數(shù)器整合的實(shí)施是個(gè)相對(duì)較復(fù)雜的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于描述一種方法和裝置，用以解調(diào)制一接收信號(hào)(其系已經(jīng)數(shù)字調(diào)頻)，該方法亦可用以達(dá)到高效能的同時(shí)還具備低執(zhí)行復(fù)雜度。
本發(fā)明的達(dá)成乃藉由權(quán)利要求1之特征，其描述一種解調(diào)制方法，附屬項(xiàng)描述具優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施樣態(tài)和細(xì)節(jié)，且亦有描述用以執(zhí)行此方法的裝置。
因此，本發(fā)明是關(guān)于一種用以解調(diào)制一模擬接收信號(hào)的方法，該信號(hào)已經(jīng)在該發(fā)射器末端以一數(shù)據(jù)符號(hào)序列調(diào)頻，首先會(huì)檢測在該接收信號(hào)中，或是由該接收信號(hào)所產(chǎn)生之中間頻率信號(hào)中的過零點(diǎn)。如同一開始所解釋的，本發(fā)明的基礎(chǔ)概念是映射在非等距時(shí)間間隔的過零點(diǎn)序列到一序列參數(shù)值，其在等距時(shí)間間隔且每一符號(hào)間隙的數(shù)量為一常數(shù)，此序列參數(shù)值接著用以重建該傳輸數(shù)據(jù)符號(hào)序列，其使用一傳統(tǒng)的檢測算法。
根據(jù)本發(fā)明的解調(diào)制方法因此具有如下步驟(a)檢測在該接收信號(hào)中的過零點(diǎn)；(b)產(chǎn)生一序列參數(shù)值，其系在等距時(shí)間間隔，每一符號(hào)間隙數(shù)量為常數(shù)，且其是藉由使用該過零點(diǎn)而以數(shù)學(xué)映射，尤其是非線性映射產(chǎn)生；(c)使用一檢測算法，由該序列重建該數(shù)據(jù)符號(hào)序列。
觀察到且在一符號(hào)間隙[kTb，(k+1)Tb]內(nèi)的過零點(diǎn)系因此映射至一固定量的樣本或是參數(shù)值zi，其接著形成一序列{zi}且隨后可提供給一傳統(tǒng)的檢測算法，舉例來說一維特比序列檢測算法。此種數(shù)學(xué)映射，尤其是非線性映射因此允許使用一種價(jià)錢低廉且簡單的中間頻率接收器，其具有一限制輸出，以與強(qiáng)力的數(shù)字接收器設(shè)計(jì)組合。
選擇數(shù)學(xué)非線性映射會(huì)直接影響整個(gè)檢測算法的品質(zhì)和復(fù)雜度，一個(gè)大數(shù)量的每一符號(hào)間隙之固定樣本或是參數(shù)值允許序列{zi}以更精確的方式描述過零點(diǎn)序列{ti}，這接著會(huì)與較低的數(shù)據(jù)損失有關(guān)，且該頻道容量也可減少到一個(gè)較少的范圍。映射的選擇及因此每一符號(hào)間隙的參數(shù)量使得實(shí)質(zhì)上任意改編可達(dá)到該接收器必要的品質(zhì)或是接收器的復(fù)雜度。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在該序列{zi}中元素(因此方法所產(chǎn)生)間的依賴程度可在檢測期間考慮進(jìn)去，因?yàn)樵谶^零點(diǎn)序列{ti}中及在過零點(diǎn)序列{t2i}和{t2i-1}(I和Q成分)中的元素總是具有符號(hào)內(nèi)干擾形式(因此表示連續(xù)元素互相關(guān)聯(lián))，在該序列{zi}上的依賴效應(yīng)會(huì)被考慮進(jìn)去，且因此可具優(yōu)勢地用于接續(xù)的檢測步驟(舉例來說維特比序列檢測)，在此例子中，介于序列元素Zi之間的依賴(尤其是關(guān)聯(lián))能分析式或是經(jīng)驗(yàn)式的決定。在任何例子中，舉例來說，該依賴可事先計(jì)算且因此儲(chǔ)存在一只讀存儲(chǔ)器中作為一參數(shù)集合，如果適當(dāng)?shù)脑?，舉例來說，如果所有的參數(shù)尚未被完美地同步化，則為不同的同步參數(shù)值儲(chǔ)存不同的集合，其系已經(jīng)檢測但尚未補(bǔ)償。
在一符號(hào)間隙(或是一符號(hào)間隙的一部分)期間的過零點(diǎn)間隙平均值，可用以作為一個(gè)非常簡單將該過零點(diǎn)非線性映射至該參數(shù)序列{zi}的方法。在步驟(b)中，一序列{tφ}能因此先產(chǎn)生，其序列元素tφ系由兩連續(xù)過零點(diǎn)的時(shí)間φi+1和φ-i間的的差距φi+1-φ-i所決定，序列{zi}的參數(shù)值接著藉由形成一個(gè)別數(shù)量序列元素的平均值所產(chǎn)生。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，該接收信號(hào)系分成同相(I)分量和正交(Q)分量，且每一分量依照步驟(a)檢測該過零點(diǎn)并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)序列{t2i}和{t2i-1}。該過零點(diǎn)序列{t2i}和{t2i-1}接著較佳地交替地組合以形成一序列{t’i}，且最后該參數(shù)序列{zi}會(huì)由該組合序列{t’i}所產(chǎn)生。
在此例子中，如果形成在一符號(hào)間隙期間的該過零點(diǎn)間隙的平均值，則結(jié)果將會(huì)如下 其中在間隙[kTb，(k+1)Tb]中的過零點(diǎn)間隙t’φ以及索引i系為索引k和每一符號(hào)間隙N之參數(shù)量的函數(shù)(舉例來說，當(dāng)N＝1時(shí)i＝k)。
另一個(gè)可以一簡單方法計(jì)算的參數(shù)便是每一符號(hào)間隙之過零點(diǎn)的數(shù)量，下列方程式適用于此zi＝#{t’φ|I(k)＜φ I(k+1)} (2)其中i同樣地為k和N的函數(shù)。
一個(gè)更復(fù)雜的選擇便是額外的把符號(hào)間隙列入考量，除此之外，舉例來說，亦可使用每一間隙的梯度。不管一或多個(gè)參數(shù)是否由每一符號(hào)間隙中擷取出來，參數(shù)間的關(guān)聯(lián)必須預(yù)先決定，以便他們可接著用于接下來的檢測階段(舉例來說維特比序列檢測器)。
參數(shù)的選擇以及因此非線性的映射運(yùn)作便端視允許的復(fù)雜度以及所需的品質(zhì)。


本發(fā)明的較佳實(shí)施方式將參照?qǐng)D式于下文中做更詳細(xì)的解釋，其中圖1所示為過零點(diǎn)檢測器的運(yùn)作方法；圖2所示為一傳輸系統(tǒng)之模型，其包含一接收裝置用以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法；以及圖3所示為一傳輸數(shù)據(jù)符號(hào)序列、一作為結(jié)果的過零點(diǎn)序列、以及將這些映射至一參數(shù)序列的較佳實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1展示了一過零點(diǎn)檢測器1如何用以轉(zhuǎn)換一模擬接收信號(hào)成為一方波(square-wave)信號(hào)，舉例來說，該模擬信號(hào)系位于中間頻率范圍，其過零點(diǎn)系被評(píng)估。其自身之過零點(diǎn)，舉例來說每一符號(hào)間隙(或該符號(hào)間隙的一部分)的其數(shù)量，或是在該方波信號(hào)中過零點(diǎn)間的時(shí)間間隔Di，其系在一符號(hào)間隙期間平均，可根據(jù)本發(fā)明用于信號(hào)檢測。
圖2所示為一調(diào)頻傳輸系統(tǒng)的模型，其接收裝置是本發(fā)明的一部分。在該發(fā)射器末端，將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)序列{dk}系提供給一調(diào)制器2，正交調(diào)制系于該調(diào)制器2中實(shí)施，且產(chǎn)生一I信號(hào)SR(t)和一Q信號(hào)SI(t)，兩信號(hào)皆提供給一無線射頻部分3，其中一無線射頻載波振蕩系調(diào)制成兩個(gè)帶寬信號(hào)，且該信號(hào)組合以形成一單一信號(hào)x(t)并發(fā)射出去，舉例來說，該帶寬信號(hào)可在該無線射頻部分3做CPFSK調(diào)制。該信號(hào)x(t)系接著經(jīng)由一傳輸頻道4傳輸，其中噪聲成分n(t)系加至該傳輸信號(hào)x(t)。
在該接收末端，該接收信號(hào)r(t)系提供給一接收無線射頻部分5，其中正交解調(diào)制系同時(shí)執(zhí)行。正交解調(diào)制將該信號(hào)分成I分量和Q分量，并分別將其與一中間頻率換合，該頻率系對(duì)該Q分量做相對(duì)于該I分量90°的相位位移。以此方法產(chǎn)生之該信號(hào)XR(t)和XI(t)系提供給一限制器/鑒別器10，該限制器/鑒別器10系為該過零點(diǎn)檢測器1之一實(shí)施方式，且因此在其兩輸出提供對(duì)應(yīng)的過零點(diǎn)序列{t2i}和{t2i-1}，亦即在兩信號(hào)中對(duì)應(yīng)的過零點(diǎn)時(shí)間。這些過零點(diǎn)序列系提供給一數(shù)學(xué)處理單元6，其數(shù)學(xué)式的非線性映射該組合過零點(diǎn)序列至一參數(shù)序列{zi}。在此例子中，在該處理單元6中，該組合過零點(diǎn)序列首先可用以形成過零點(diǎn)間隙，亦即連續(xù)過零點(diǎn)時(shí)間之間的差距，且以此方法形成的差距序列可被映射至該參數(shù)序列。該參數(shù)序列{zi}該參數(shù)值最后會(huì)提供給一維特比序列檢測器7，其中使用傳統(tǒng)的維特比序列檢測，以便決定的數(shù)據(jù)符號(hào)序列。
圖3所示為映射一數(shù)據(jù)符號(hào)序列至一過零點(diǎn)序列及一參數(shù)序列的運(yùn)作實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，在接收末端，一傳輸數(shù)據(jù)符號(hào)序列{dk}系用以產(chǎn)生一過零點(diǎn)序列{t’φ}，其系由在I和Q信號(hào)中該過零點(diǎn)序列所組合。在本例子中，會(huì)形成過零點(diǎn)時(shí)間之間的差距，且不僅是形成該差距的平均值，還決定過零點(diǎn)的數(shù)量，且兩個(gè)參數(shù)系映射至該參數(shù)序列{zi}。每一符號(hào)間隙具有N＝2參數(shù)值之該參數(shù)序列{zi}因此藉由該過零點(diǎn)序列{t’φ}，透過平均值的形成以及數(shù)量的決定所獲得。在本例中，方程式(1)中i＝2k，且方程式(2)中i＝2k+1。
兩參數(shù)藉由交替使用兩方程式映射至該參數(shù)序列{zi}，為了精確地在每一符號(hào)間隙期間使用每一方程式一次，每一符號(hào)間隙之第一個(gè)zi因此藉由方程式(1)定義，而在同一個(gè)符號(hào)間隙之第二個(gè)zi系由方程式(2)定義。
權(quán)利要求
1.一種解調(diào)制一模擬接收信號(hào)的方法，該信號(hào)已經(jīng)以一數(shù)據(jù)符號(hào)序列{dk}在該發(fā)射器末端調(diào)頻，其步驟系包含(a)檢測在該接收信號(hào)中的過零點(diǎn)；(b)產(chǎn)生一序列{zi}參數(shù)值zi，其系在等距時(shí)間間隔，每一符號(hào)間隙的數(shù)量為常數(shù)，且其是藉由使用該過零點(diǎn)而以數(shù)學(xué)映射，尤其是非線性映射產(chǎn)生；以及(c)使用一檢測算法，由該序列{zi}重建該數(shù)據(jù)符號(hào)序列。
2.如權(quán)利要求1所述之方法，其特征在于該檢測算法包含維特比檢測。
3.如權(quán)利要求1或2所述之方法，其特征在于該步驟(b)更包含如下步驟(b.1)產(chǎn)生一序列{t’φ}，其中一序列元素tφ由兩連續(xù)過零點(diǎn)的時(shí)間φi+1和φ-i之間的的差距φi+1-φ-i所決定；以及(b.2)藉由形成一個(gè)別數(shù)量的序列元素的平均值，產(chǎn)生該序列{zi}的參數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1或2所述之方法，其特征在于在該步驟(b)中，數(shù)學(xué)映射由每一符號(hào)間隙過零點(diǎn)數(shù)量或一符號(hào)間隙之一部分所決定。
5.如前述權(quán)利要求其一所述之方法，其特征在于該接收信號(hào)乃分成一同相(I)分量和一正交(Q)分量；依照步驟(a)檢測該過零點(diǎn)，并在每一分量中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)序列{t2i}和{t2i-1}；該序列{t2i}和{t2i-1}交替地組合而形成一序列{t’φ}；以及該序列{zi}會(huì)由該組合序列產(chǎn)生。
6.如前述權(quán)利要求項(xiàng)其一所述之方法，其特征在于該調(diào)頻接收信號(hào)系為一CPFSK信號(hào)。
7.一種執(zhí)行如前述權(quán)利要求其一所述方法之裝置，其包含一過零點(diǎn)檢測器(1；10)，用以檢測接收信號(hào)中的過零點(diǎn)；一數(shù)學(xué)處理單元(6)，用以使用該過零點(diǎn)而藉由數(shù)學(xué)映射，尤其是非線性映射產(chǎn)生該序列{zi}；以及一檢測單元(7)，用以使用該序列{zi}之參數(shù)值zi檢測該數(shù)據(jù)符號(hào)序列
8.如權(quán)利要求7所述之裝置，其特征在于該檢測單元(7)系為一維特比序列檢測器(7)。
9.如權(quán)利要求7或8所述之裝置，其特征在于該數(shù)學(xué)處理單元(6)乃設(shè)計(jì)用來決定介于連續(xù)過零點(diǎn)之間的時(shí)間差距，且用以形成一數(shù)量差距之平均值。
10.如權(quán)利要求7或8所述之裝置，其特征在于該數(shù)學(xué)處理單元(6)乃設(shè)計(jì)用以決定該過零點(diǎn)之?dāng)?shù)量。
11.如權(quán)利要求7至10其一所述的裝置，其特征在于其可用于執(zhí)行正交解調(diào)制；以及該檢測器(1；10)或是數(shù)學(xué)處理單元(6)能組合在該I和Q信號(hào)中的該過零點(diǎn)序列(其在該過零點(diǎn)檢測器(1；10)中檢測)，以形成一共享過零點(diǎn)序列。
12.如權(quán)利要求11所述之裝置，其特征在于其包含一接收無線射頻部分(5)，其中該I信號(hào)和Q信號(hào)可以一中間頻率混合。
13.如權(quán)利要求7至12其一所述之裝置，其特征在于該過零點(diǎn)檢測器(1；10)為一限制器/鑒別器(10)。
全文摘要
一種過零點(diǎn)檢測器(1；10)，其決定在該接收信號(hào)中或是一由該接收信號(hào)所產(chǎn)生的中間頻率信號(hào)中的過零點(diǎn)。在調(diào)頻信號(hào)的例子中，由于每一符號(hào)間隙的過零點(diǎn)數(shù)量并非常數(shù)，因此該過零點(diǎn)序列便藉由數(shù)學(xué)映射，尤其是非線性映射，而映射至一序列(z－
文檔編號(hào)H04L27/233GK1736075SQ200380108477
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者A·紐鮑爾, J·尼伊德霍茲 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司