解算展频信号的触控处理装置、系统与其方法与流程

本发明是关于触控系统，特别是关于解算展频信号的触控处理装置、系统与其方法。

背景技术：

消费性电子产品已经是现代人生活的必需品。如平板计算机、手机等电子装置多半使用触控屏幕作为主要的输出入接口，此外也运用无线网络装置WiFi、如蓝牙(BlueTooth)之类的个人短距离无线通信装置、第三代或第四代行动通信网路装置、无线充电装置、卫星定位系统等。这些无线装置都需要在轻薄短小的机身内装置天线。这些天线在发射信号时，会对彼此造成电磁干扰。

比方说，现在常用的投射式电容触控屏幕，其触控控制装置通常会使用互电容侦测的方式，令一部分或全部的电极发出驱动信号，以便侦测近接触控屏幕的外部导电对象。所发出的驱动信号与其谐振频率的信号，会对同一电子装置的其他天线与无线装置造成电磁干扰。反之，同一电子装置的其他天线与无线装置造成电磁干扰。

当触控屏幕想要侦测主动触控笔的电信号时，其触控控制装置除了接收到主动触控笔的电信号之外，还会受到各式各样的电子干扰。因此，如何在受到干扰的情况下，能够提高主动触控笔所发出的电信号的侦测率，进而得知主动触控笔在触控屏幕上的近接位置，以及主动触控笔上的传感器的感测值，是市场上亟需的技术。

技术实现要素：

本发明公开一种解算展频信号的触控处理装置、系统与其方法，其解决的技术问题是在受到干扰的情况下，本发明能够使用码分多址的展频技术提高主动触控笔所发出的电信号的侦测率，进而得知主动触控笔在触控屏幕上的近接位置，以及主动触控笔上的传感器的感测值。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

在一实施例中，本发明提供一种解算展频信号的方法，适用于触控屏幕，该触控屏幕包含平行于第一轴的多条第一电极与平行于第二轴的多条第二电极，该解算展频信号的方法包含：将该多条第二电极的至少两条连接为同步信道；利用第一虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第一信号框的第一前置码，以取得第一同步讯息；以及利用该第一同步讯息与该第一虚拟随机数码，将至少一条该第一电极所接收信号当中位于该第一前置码后续的第一数据码进行译码。

本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，所述的方法，其中上述的第一信号框来自近接于该触控屏幕的第一主动触控笔，该第一数据码至少包含下列型态的讯息之一：笔尖所受的压力；按钮是否被按下的感测值；陀螺仪的姿态感测值；加速度计的加速度感测值；电池电量的感测值；笔身流水编号值；以及笔身所接受的无线信号强度。

较佳的，所述的方法，其中上述的同步信道连接所有的该第二电极。

较佳的，所述的方法，其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于接收电信号量最大的该第一电极。

较佳的，所述的方法，其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于多条该第一电极。

较佳的，所述的方法，更包含：根据该第一同步讯息计算该多条第一电极的信号相关值的多个偏差值；以及根据该多个偏差值计算发出该第一信号框的第一主动触控笔在该第二轴的位置。

较佳的，所述的方法，更包含：利用第二虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第二信号框的第二前置码，以取得第二同步讯息；以及利用该第二同步讯息与该第二虚拟随机数码，将至少一条第一电极所接收信号当中位于该第二前置码后续的第二数据码进行译码，其中上述的第二信号框来自近接于该触控屏幕的第二主动触控笔。

较佳的，所述的方法，其中上述的第一信号框与第二信号框至少有部分为同时出现在该第一电极所接收信号中。

本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。

在一实施例中，本发明提供一种解算展频信号的触控系统，包含：触控屏幕，包含平行于第一轴的多条第一电极与平行于第二轴的多条第二电极；以及连接到该多条第一电极与该多条第二电极的触控处理装置，该触控处理装置用于：将该多条第二电极的至少两条连接为同步信道；利用第一虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第一信号框的第一前置码，以取得第一同步讯息；以及利用该第一同步讯息与该第一虚拟随机数码，将至少一条该第一电极所接收信号当中位于该第一前置码后续的第一数据码进行译码。

本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。

在一实施例中，本发明提供一种解算展频信号的触控处理装置，用于连接触控屏幕上平行于第一轴的多条第一电极与平行于第二轴的多条第二电极，该触控处理装置用于：将该多条第二电极的至少两条连接为同步信道；利用第一虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第一信号框的第一前置码，以取得第一同步讯息；以及利用该第一同步讯息与该第一虚拟随机数码，将至少一条该第一电极所接收信号当中位于该第一前置码后续的第一数据码进行译码。

本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，所述的触控处理装置，其中上述的第一信号框来自近接于该触控屏幕的第一主动触控笔，该第一数据码至少包含下列型态的讯息之一：笔尖所受的压力；按钮是否被按下的感测值；陀螺仪的姿态感测值；加速度计的加速度感测值；电池电量的感测值；笔身流水编号值；以及笔身所接受的无线信号强度。

较佳的，所述的触控处理装置，其中上述的同步信道连接所有的该第二电极。

较佳的，所述的触控处理装置，其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于接收电信号量最大的该第一电极。

较佳的，所述的触控处理装置，其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于多条该第一电极。

较佳的，所述的触控处理装置，更用于：根据该第一同步讯息计算该多条第一电极的信号相关值的多个偏差值；以及根据该多个偏差值计算发出该第一信号框的第一主动触控笔在该第二轴的位置。

较佳的，所述的触控处理装置，更用于：利用第二虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第二信号框的第二前置码，以取得第二同步讯息；以及利用该第二同步讯息与该第二虚拟随机数码，将至少一条第一电极所接收信号当中位于该第二前置码后续的第二数据码进行译码，其中上述的第二信号框来自近接于该触控屏幕的第二主动触控笔。

较佳的，所述的触控处理装置，其中上述的第一信号框与第二信号框至少有部分为同时出现在该第一电极所接收信号中。

借由本发明的实施，至少可以达到下列进步功效：

本发明的优点在于，触控处理装置能够迅速的在一个信号框内就能够快速地同步以直接序列展频调变的电信号，并且解算出主动触控笔所发出的数据码。本发明的另一优点在于，当有多个主动触控笔同时运作时，可以同时让这些主动触控笔发出信号。只要这些主动触控笔使用不同的虚拟随机数码，即便它们同时发出信号，触控处理装置都能够在接收信号中分辨出它们所发出的信号框与数据码。

附图说明

图1为展频技术的波形示意图。

图2为根据本发明一实施例的触控电子装置的架构图。

图3为根据本发明一实施例的解算展频信号方法的流程示意图。

【主要组件符号说明】

100：触控电子装置 111：第一主动触控笔

112：第二主动触控笔 120：触控屏幕

121：第一电极 122：第二电极

130：触控处理装置 140：主机

310～350：步骤

具体实施方式

本发明将详细描述一些实施例如下。然而，除了所揭露的实施例外，本发明也可以广泛地运用在其他的实施例施行。本发明的范围并不受该些实施例的限定，乃以其申请专利范围为准。而为提供更清楚的描述及使熟悉该项技艺者能理解本发明的发明内容，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸而绘图，某些尺寸与其他相关尺度的比例会被突显而显得夸张，且不相关的细节部分也未完全绘出，以求图示的简洁。

码分多重存取技术(CDMA)是第三代行动通信服务所采用的无线展频通信技术。在无线通信技术中，展频指的是载波信号本身所耗用的带宽(bandwidth)要超过载波信号所载内容的带宽。使用较大带宽的载波信号更能够容许在传输过程中所受的干扰噪讯信号。展频技术的其中一种为直接序列展频(Direct Sequence Spreading Spectrum,DSSS)的调变技术。DSSS调变技术是利用一种称之为虚拟噪讯(PN,Pseudo Noise)的位序列码。这个位序列码或PN码包含了多个短周期的脉冲波，每一个脉冲波的周期或称之为chip，每个chip的周期要比数据码的周期短。换言之，PN码所占用的带宽要高于资料码。将带宽较低的数据码调变成带宽较高的PN码，意味着所调变出来的载波信号的带宽将和PN码的带宽一致。

在载波信号的调变过程中，主要是将资料码与PN码相乘，而这里所谓的PN码，通常是虚拟随机数序列(pseudo random sequence)，这个序列通常包含1与-1的组合。PN码的特性是当PN码乘以PN码时，也就是1x1＝1,-1x(-1)＝1，就会还原回原值。这个步骤称之为解展频(de-spreading)。换言之，当接收端也同样知道这串PN码的时候，只要进行解展频的动作，就可以得知载波信号所含的内容码。

请参考图1所示，其为展频技术的波形示意图。在图1最上方的波形为数据码，中间的波形为虚拟随机数码，也就是所谓的PN码，最下方为载波信号的波形。可以知道，当数据码的电位为高时，载波信号的波形与PN码的波形刚好相反。当资料码的电位为低时，载波信号的波形就等同于PN码的波形。换言之，当接收端将载波信号与PN码相比，当波形相反时，则可以推知数据码的电位为高。反之，当载波信号与PN码的波形相同时，可以推知数据码的电位为低。据此，只要知道PN码，接收端就能回推数据码。

请参考图2所示，其为根据本发明一实施例的触控电子装置100的架构图。该触控电子装置100包含触控面板或触控屏幕120(以后皆以触控屏幕代称两者)，该触控屏幕120包含多条平行于第一轴的第一电极121与多条平行于第二轴的第二电极122，分别连接到触控处理装置130。通常第一轴与第二轴垂直。该触控处理装置130再连接到主机端140，用于回报触控相关信息。在该实施例中，触控相关信息可以包含第一主动触控笔111与第二主动触控笔112的相关讯息，也可以包含其他不会主动发出电信号的外部导电对象的讯息。

在某些实施例中，可以令主动触控笔111或112将笔上的各传感器的感测值编成上述的资料码。所谓的传感器的感测值可以包含但不限于下列几种：笔尖所受的压力值、按钮是否被按下的感测值、陀螺仪的姿态感测值、加速度计的加速度感测值、电池电量的感测值、笔身流水编号值、笔身所接受的无线信号强度等。接着主动触控笔111或112根据某个PN码，将上述的资料码编成经过展频后的载波信号。然后，通过笔尖将包含载波信号的电信号发出，使得触控屏幕的触控处理装置接收该电信号之后，至少可以获得以下几种讯息：主动触控笔111或112近接于触控屏幕的位置、主动触控笔111或112所使用的PN码形式、以及前述的数据码的内容。

在上述的过程中，接收端的触控处理装置130必须要将接收的载波信号与PN码同步对齐，才能得到正确的数据码。然而，当主动触控笔111或112发出电信号时，触控处理装置130未必能够立即同步，也就难以解算出数据码。

接收端通常可以将所接收的已知载波信号或自己产生的局部震荡信号(Local Oscillator,LO)与已知的PN码的乘积延迟某一段时间，再将两者进行乘积，此步骤或称之为相关计算(correlation)。当两个信号不同步的时候，所计算出的相关值就不会超过门坎值。反之，当两者同步的时候，所计算出的相关值就会超出该门坎值。当两者不同步的时候，接收端可以反复地调整其延迟时间，直到两者同步对齐为止。

在本发明的一实施例中，主动触控笔所发出的电信号或载波信号中，可以包含一个信号框(frame)，信号框内包含前置码(preamble code)与其后的数据码段。上述的数据码段可以用于传送触控笔上的传感器的感测状态。比方说，触控笔上的按钮是否被按下，以及触控笔端所感受的压力值等等的感测值。

在本实施例的一变化中，主动触控笔111或112可以每隔一段时间就发出上述完整的信号框，以便告知其传感器状态。在另一变化中，不同的主动触控笔可以具有不同的前置码与/或PN码，使得触控处理装置130得以辨识出两支以上同时接近或接触触控屏幕120的主动触控笔。例如，第一主动触控笔111发出以第一PN码调变的第一前置码，第二主动触控笔111发出以第二PN码调变的第二前置码。触控处理装置130可以将所收到的讯号分别以第一PN码与第二PN码解调变或解展频，就可以判断收到第一前置码与第二前置码。

当触控处理装置130得知电信号中包含两个前置码时，根据其所分别对应的第一PN码与第二PN码，就可以判断第一主动触控笔111与第二主动触控笔112近接该触控屏幕120。更由于触控处理装置130知道第一PN码与第二PN码的时机，就可以分别和第一主动触控笔111与第二主动触控笔112所发出的信号框进行同步，接着对信号框后的数据码段进行译码。

在本发明的一实施例当中，为了快速同步起见，将多条或全部的第二电极122连接到同一线路或同一信道(channel)，在此可称之为同步线路或同步信道。由触控处理装置130负责对该同步线路或该同步信道进行量测，并且针对已知的前置码做同步的动作。

本领域的普通技术人员可以理解到，当触控处理装置130已知PN码与欲传送的前置码时，能够利用现有习知的技术对载波信号进行同步，或是找到载波信号与局部震荡信号的相位差(phase shift)。当确认两者之间的相位差后，则可以令接收到电信号的第一电极121做后续数据码段的译码，以便得知主动触控笔111或112所传送的传感器状态。

在本发明的一实施例中，上述的解码步骤，可以只针对一条第一电极121所接收的载波信号进行后续数据码段的译码。而用于解码的第一电极121的载波信号为所有第一电极121与/或第二电极122的信号量最大。

在本发明的另一实施例中，可以对多条第一电极121所接收的载波信号进行数据码段的译码步骤，所得到的数据码应该是一致的。当有不一致的时候，可以取多数相同者为其数据码。

除此之外，多条第一电极121所接收的载波信号当中，经过所得的相位差调整之后，与局部震荡信号最相关者，应该是噪讯最小的，通常就是最靠近主动触控笔111或112的近接位置的第一电极121。据此，还可以根据各条第一电极121所接收的载波信号经过上述相位差调整后的多个相关值的偏差值，计算该主动触控笔111或112与各条第一电极121的位置。换言之，也能够计算出主动触控笔111在第二轴的坐标。

请参考图3所示，其为根据本发明一实施例的解算展频信号方法的流程示意图。图2的触控处理装置130可以实施图3的流程，无论是用软件、硬件或软硬件合并的方式实作。值得注意的是，除非各个步骤之间有因果关系，否则图3的步骤编号并不影响步骤所执行的先后次序。步骤之间也可以插入其他和本发明不相关的步骤。

步骤310：将多条第二电极的至少两条连接为同步信道。触控处理装置130可以使用模拟开关或数字加法器的方式实施本步骤。在一变化中，上述的同步信道连接所有的该第二电极。

步骤320：利用第一虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的一第一信号框的第一前置码，以取得第一同步讯息。

步骤330：利用该第一同步讯息与该第一虚拟随机数码，将至少第一电极所接收信号当中位于该第一前置码后续的第一数据码进行译码。

在一变化中，上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于接收电信号量最大的该第一电极。在另一变化中，上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于多条该第一电极。在一衍生变化中，该方法还包含：根据该第一同步讯息计算该多条第一电极的信号相关值的多个偏差值；以及根据该多个偏差值计算该第一主动触控笔在该第二轴的位置。

步骤340：利用第二虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第二信号框的第二前置码，以取得第二同步讯息。

在一变化中，上述的用于解算该第二数据码的电信号来自于接收电信号量最大的该第一电极。在另一变化中，上述的用于解算该第二数据码的电信号来自于多条该第一电极。在一衍生变化中，该方法还包含：根据该第二同步讯息计算该多条第一电极的信号相关值的多个偏差值；以及根据该多个偏差值计算该第二主动触控笔在该第二轴的位置。

本发明的优点在于，触控处理装置130能够迅速的在一个信号框内就能够快速地同步以DSSS调变的电信号，并且解算出主动触控笔111与/或112所发出的资料码段。本发明的另一优点在于，当有多个主动触控笔111与112同时运作时，可以同时让这些主动触控笔发出信号。只要这些主动触控笔使用不同的PN码，即便它们同时发出信号，触控处理装置130都能够在接收信号中分辨出它们所发出的信号框与数据码。

在一实施例中，本发明提供一种解算展频信号的方法，适用于触控屏幕，该触控屏幕包含平行于第一轴的多条第一电极与平行于第二轴的多条第二电极，该解算展频信号的方法包含：将该多条第二电极的至少两条连接为同步信道；利用第一虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第一信号框的第一前置码，以取得第一同步讯息；以及利用该第一同步讯息与该第一虚拟随机数码，将至少一条该第一电极所接收信号当中位于该第一前置码后续的第一数据码进行译码。

其中上述的第一信号框来自近接于该触控屏幕的第一主动触控笔，该第一数据码至少包含下列型态的讯息之一：笔尖所受的压力；按钮是否被按下的感测值；陀螺仪的姿态感测值；加速度计的加速度感测值；电池电量的感测值；笔身流水编号值；以及笔身所接受的无线信号强度等。

其中上述的同步信道连接所有的该第二电极。

其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于接收电信号量最大的该第一电极。

其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于多条该第一电极。

该解算展频信号的方法更包含：根据该第一同步讯息计算该多条第一电极的信号相关值的多个偏差值；以及根据该多个偏差值计算该第一主动触控笔在该第二轴的位置。

该解算展频信号的方法更包含：利用第二虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第二信号框的第二前置码，以取得第二同步讯息；以及利用该第二同步讯息与该第二虚拟随机数码，将至少一条第一电极所接收信号当中位于该第二前置码后续的第二数据码进行译码，其中上述的第二信号框来自近接于该触控屏幕的第二主动触控笔。

其中上述的第一信号框与第二信号框至少有部分为同时出现在该第一电极所接收信号中。

在一实施例中，本发明提供一种解算展频信号的触控系统，包含：触控屏幕，该触控屏幕包含平行于第一轴的多条第一电极与平行于第二轴的多条第二电极；以及连接到该多条第一电极与该多条第二电极的触控处理装置，该触控处理装置用于：将该多条第二电极的至少两条连接为同步信道；利用第一虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第一信号框的第一前置码，以取得第一同步讯息；以及利用该第一同步讯息与该第一虚拟随机数码，将至少一条该第一电极所接收信号当中位于该第一前置码后续的第一数据码进行译码。

在一实施例中，本发明提供一种解算展频信号的触控处理装置，用于连接触控屏幕上平行于第一轴的多条第一电极与平行于第二轴的多条第二电极，该触控处理装置用于：将该多条第二电极的至少两条连接为同步信道；利用第一虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第一信号框的第一前置码，以取得第一同步讯息；以及利用该第一同步讯息与该第一虚拟随机数码，将至少一条该第一电极所接收信号当中位于该第一前置码后续的一第一数据码进行译码。

其中上述的第一信号框来自近接于该触控屏幕的第一主动触控笔，该第一数据码至少包含下列型态的讯息之一：笔尖所受的压力；按钮是否被按下的感测值；陀螺仪的姿态感测值；加速度计的加速度感测值；电池电量的感测值；笔身流水编号值；以及笔身所接受的无线信号强度等。

其中上述的同步信道连接所有的该第二电极。

其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于接收电信号量最大的该第一电极。

其中上述的用于解算该第一数据码的电信号来自于多条该第一电极。该触控处理装置更用于：根据该第一同步讯息计算该多条第一电极的信号相关值的多个偏差值；以及根据该多个偏差值计算该第一主动触控笔在该第二轴的位置。

该触控处理装置更用于：利用第二虚拟随机数码解算该同步信道所接收信号的第二信号框的第二前置码，以取得第二同步讯息；以及利用该第二同步讯息与该第二虚拟随机数码，将至少一条第一电极所接收信号当中位于该第二前置码后续的第二数据码进行译码，其中上述的第二信号框来自近接于该触控屏幕的第二主动触控笔。

其中上述的第一信号框与第二信号框至少有部分为同时出现在该第一电极所接收信号中。