专利名称：使用射频的数据通信装置和方法
技术领域：
本发明涉及使用射频(RF)的数据通信装置和方法。
背景技术：
数据广播频道(Date Radio Channel, DARC)意思是将数字特征信号例如新闻，股票，以及天气信息添加到FM波段的剩余频带(76kHz频带)并将其传送的广播服务。这里， DARC 使用电平控制最小移频键控(Level Controlled Minimum Shift Keying, LMSK)调制方案将数字特征信号传送到FM波段。然而，LMSK传送方案规格上具有16000bps的传输速率并且易受噪声和错误影响。本发明背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明一般背景技术的理解，因此，可能包含不构成对本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
在考虑上述问题的情况下研发出本发明，本发明提供一种使用RF能够提高传输速率和不易受错误和噪声影响的数据通信装置及其方法。根据本发明的一方面，使用射频的数据通信装置包括将数据频移键控和相移键控调制到射频频带以产生调制数据信号的数据调制模块；以及将该调制数据传送到另一通信装置的数据传送模块。数据调制模块分别按照在设定频带中的频率和相位分配数据的比特以产生调制数据信号。根据本发明的一方面，使用射频的数据通信装置还包括从业务服务器(service server)或输入模块接收数据的接收模块；为接收数据的错误检测和校正执行信道编码的信道编码模块；以及将前同步码和后同步码添加到数据以使信道编码数据同步的同步模块。根据本发明的一方面，使用射频的数据通信装置还包括对来自业务服务器或独立输入模块的声音信号进行频率调制和输出的频率调制(frequency modulation, FM)模块；传送伴有普通无线电广播信号的调制声音信号的声音传送模块；以及从业务服务器接收数据传送开始信号或声音传送开始信号以在数据传送模式和声音传送模式之间进行切换的模式控制模块，其中，模式控制模块以数据传送模式操作数据调制模块，而以声音传送模式操作FM模块。射频频带的范围从53kHz到100kHz，并且频率之间的间隔是150Hz。根据本发明的一方面，使用射频的数据通信装置还包括接收伴有普通无线电广播信号的调制数据信号的通信模块；基于频带从调制数据信号和普通广播信号分离和提取调制数据信号的分离模块；将提取和解调的数据信号解调为数字数据的数据解调模块；以及输出解调数字数据的业务模块。数据解调模块包括将分离和调制数据信号的符号间干扰(Inter-Symbol Interference, ISI)最小化以使信噪比最大化的匹配滤波器；对具有最大化的信噪比的调
4制数据进行解调以按照频率提取数字数据的数据解调模块；使用提取和调制数据信号的前同步码和后同步码来使数字数据同步的同步模块；以及为同步和调制数据信号执行反向信道编码的反向信道编码模块。根据本发明的一方面，使用射频的数据通信装置还包括对从另一通信装置接收的声音信号进行解调的声音解调模块。根据本发明的另一方面，使用射频的数据通信方法包括(a)将数据频移键控和相移键控调制到射频频带以产生调制数据信号；以及(b)将该调制数据信号传送到另一通
I 口衣且。步骤(a)包括分别按照在设定频带中的频率和相位分配数据的比特。根据本发明的另一方面，在步骤(a)之前，使用射频的数据通信方法还包括: (a-Ι)从业务服务器或输入模块接收数据；(a-幻为接收数据的错误检测和校正执行信道编码；以及(aD将前同步码和后同步码添加到数据以使信道编码数据同步。根据本发明的另一方面，使用射频的数据通信方法还包括(C)对来自业务服务器或独立输入模块的声音信号进行频率调制和输出；(d)传送伴有普通无线电广播信号的调制声音信号；(e)从业务服务器接收数据传送开始信号或声音传送开始信号以在数据传送模式和声音传送模式之间进行切换；以及(f)通过模式控制模块以数据传送模式操作数据调制模块，而以声音传送模式操作FM模块。根据本发明的另一方面，使用射频的数据通信方法还包括(g)接收伴有普通无线电广播信号的调制数据信号；(h)基于频带从调制数据信号和普通广播信号中分离和提取调制数据信号；(i)将提取和解调的数据信号解调为数字数据；以及(j)输出解调的数字数据。步骤(i)包括(i-1)使分离和调制数据信号的符号间干扰最小化以使信噪比最大化；(i-幻对具有最大化的信噪比的调制数据进行解调以按照频率提取数字数据；(i_3) 使用提取且调制的数据信号的前同步码和后同步码来使数字数据同步；以及(i_4)为同步和调制的数据信号执行反向信道编码。根据本发明的另一方面，使用射频的数据通信方法还包括对从另一通信装置接收的声音信号进行解调。数字通信装置FSK和PSK将数据调制到RF频带，并且通过广播网络将调制数据传送到通信装置。因此，本发明能够产生在频带范围53kHz到IOOkHz内作为除了使用在无线电广播的频带外的剩余频带内的312个频率(信道)。因此，因为3比特的数据能够通过频率(信道)被每6ms传送一次，因此传输速率是156000bps。与常规DARC的数据信号的传输速率16000bps相比，本发明的数据信号的传输速率被提高十倍。而且，因为本发明使用FSK和PSK调制方案来调制数据，因此其提供了能够实现作为FSK和PSK调制方案特征的不易受错误和噪声影响的可靠通信系统的效果。此外，在本发明的使用射频的数据通信装置中，模式控制模块接收数据传送开始信号或者声音传送开始信号以在数据传送模式和声音传送模式之间进行切换。因此，本发明提供了能够在除使用在无线电广播的频率外的剩余频带中选择通信数据或声音信号的效果。另外，本发明使用射频的数据通信装置提供能够通过无线电广播网络在通信装置间对数据或声音执行双向通信的效果。
本发明的目的、特征和优点通过下面结合附图的详细描述将更加显而易见，其中图1是示出根据本发明一个实施方式使用射频的数据通信网络的结构的方框图；图2是示出根据本发明一个实施方式使用射频的数据通信网络的业务服务器的结构的方框图；图3是示出根据本发明一个实施方式使用射频的数据通信网络的通信装置的结构的方框图；图4是示出根据本发明一个实施方式使用射频的数据通信网络的可用频带的图；图5是示出在根据本发明一个实施方式使用射频的数据通信网络的可用频带中产生多个频率的过程的图；图6是示出在相移键控调制方案中按照相位的数据比特的分配图案的图；以及图7是示出根据本发明一个实施方式使用射频的数据通信方法的流程图。
附图中每个元件的附图标记图 1100 业务服务器200a 第一通信装置200b 第二通信装置图 2102 数据产生模块104 传送模块106 控制模块图 3202:接收模块204 信道编码模块206:同步模块208 数据调制模块210 数据传送模块212:FM 模块214 声音传送模块216 模式控制模块220 分离模块222 解调模块224:声音解调模块226 业务模块
具体实施方式
参考附图将详细地描述本发明的示例性实施方式。相同的附图标记在所有附图中都代表相同或等效部件。包含在这里的公知的功能和结构的详细描述可能被省略以避免对本发明的主题产生误解。图1示出根据本发明一个实施方式的使用射频的数据通信网络1000的结构的一个实施例的方框图。根据本发明一个实施方式的使用射频的数据通信网络1000包括业务服务器100， 第一通信装置200a，以及第二通信装置200b。业务服务器100产生第一通信装置200a将传送给第二通信装置200b的目标数据。第一通信装置200a从业务服务器100接收数据并将接收到的数据频移键控(FSK) 和相移键控(PSK)调制到射频频带以产生调制数据信号。进一步地，第一通信装置200a传送伴有射频信号，即通过射频广播网络的普通无线电广播信号的调制数据。第二通信装置200b接收通过无线电广播网络的调制数据信号，并且将调制数据信号解调为数字数据并输出。以下，将按照结构元件详细地描述根据本发明一个实施方式的使用射频的数据通信系统。业各服各器100图2是示出根据本发明一个实施方式的使用射频的数据通信网络1000的业务服务器100的结构的一个实施例的方框图。业务服务器100包括数据产生模块102，传送模块104，以及控制模块106。业务服务器100优选地设置有产生声音(音频)信号或数据，例如交通信息，道路引导信息和股票信息等的业务提供服务器。在此，业务服务器100能够接受从外部数据产生系统提供的数据。传送模块104将声音信号或数据传送到第一通信装置200a。控制模块106检查从业务服务器100传送的信息是声音信号还是数据。当从业务服务器100传送的信息是声音信号时，控制模块106将声音传送开始信号传送到后面将说明的通信装置。同时，当从业务服务器100传送的信息是数据时，控制模块106将数据传送开始信号传送到后面将说明的通信装置。因此，当第一通信装置200a从业务服务器100接收数据传送开始信号时，其能够操作设备，即用于对第一通信装置200a中的数据进行调制的数据调制模块208。此外，当第一通信装置200a从业务服务器100接收声音传送开始信号时，其能够操作设备，即用于调制声音信号的FM调制模块212。在下文中，第一通信装置200a和第二通信装置200b具有相同的结构元件。然而， 为了清楚说明本发明，将执行传送的通信设备称为‘第一通信装置200a’，而将用于执行接收的通信设备称为‘第二通信装置200b’。第一通信装置200a图3是示出根据本发明一个实施方式的使用射频的数据通信网络1000的第一通信装置200a或第二通信装置200b的结构的一个实施例的方框图。第一通信装置200a包括接收模块202，信道编码模块204，同步模块206，数据调制模块208，数据传送模块210，FM调制模块212，声音传送模块214，以及模式控制模块216。
接收模块202接收从业务服务器100提供的数据或声音信号。信道编码模块204执行从业务服务器100接收到的数据的错误检测和校正，即， 对正向纠错O7Orward Error Correction, FEC)使用已知的卷积编码或增强编码(turbo coding)来执行信道编码。在这种情况下，信道编码模块204可以进一步使用已知的交织方法(interleaver method)来分布错误以进一步减少在对第二通信装置200b中数据的调制过程中集中在特定部分的突发错误。同步模块206将前同步码和后同步码添加到数据以使信道编码数据和第二通信装置200b同步。图4是示出根据本发明一个实施方式的使用射频的数据通信网络1000的可用频带的图。图5是示出根据本发明一个实施方式的使用射频的数据通信网络1000的可用频带中产生多个频率的过程的一个实施例的图。图6是示出在相移键控调制方案中按照相位的数据比特的分配图案的一个实施例的图形。数据调制模块208将数据FSK或PSK调制到射频频带，即到设定的射频频带。FSK 调制是一种根据信号波形的幅度在维持载波振幅的同时改变载波频率的调制方案。同时， PSK调制是一种根据信号的幅度将载波相位均分(相位差为45° )为8以对其进行调制的调制方案。当使用FSK方案和PSK方案时，3比特的数据能够通过8等分相位差的变化被传送。在此，所设置的射频频带使用除了在普通无线电广播中使用的频率L+R，19和L-R频带外的剩余频率(部分A)。该剩余频率使用53kHz到IOOkHz的47kHz带宽。当在带宽47kHz 中以150Hz频率间隔(信道)产生多个频率(信道)时，能够使用(产生)大约313个频率(信道)。在此，当频率(信道)之间的间隔太窄时，频率之间可能会发生干扰。当频率之间的间隔太宽时，频率的使用效率会降低。因此，150Hz成为使干扰和使用效率最优的间隔。因此，由于313个频率(信道)中的3比特据能够通过频率(信道)被每6ms传送一次，传输速率=313个频率X 3比特X 1000/6 (因为每一次传送花费6ms，将在1000ms 发出的比特量)=156000bps。与常规DARC的数据信号的规格传输速率16000bps相比，本发明的数据信号的传输速率增大了十倍。数据传送模块210通过无线电广播网络传送伴有普通无线电广播信号的FSK或 PSK调制数据信号。因为数据信号的带宽与普通无线电广播信号的不同，所以尽管数据信号与普通无线电广播信号一同被传送，但是它们并不会相互干扰。FM调制模块212对来自业务服务器100的声音信号进行调频并输出。在此，声音信号的FM调制与普通FM无线电广播的调制方案一样。声音传送模块214通过无线电广播网络传送伴有普通无线电广播信号的在FM调制模块212中调制的声音信号。模式控制模块216接收数据传送开始信号或声音传送开始信号以在数据传送模式和声音传送模式之间进行转换。即，模式控制模块216以数据传送模式操作数据调制模块，而以声音传送模式操作FM模块212。第二通信装置200b 第二通信装置200b包括通信模块218，分离模块220，数据解调模块222，声音解调模块224，以及业务模块226。
通信模块218通过无线电广播网络从第一通信装置200a接收调制数据信号和普通无线电广播信号，或调制声音信号和普通无线电广播信号。这里，第二通信装置200b可以还包括分离数据检查组件(未示出)检查通过无线电广播网络从第一通信装置200a接收的信号是否是数据信号和普通无线电广播信号，或调制声音信号和普通无线电广播信号。分离模块220基于频带从调制数据信号和普通无线电广播信号提取调制数据信号(因为数据信号被包括在从53kHz到IOOkHz的频带中，该频带为除普通无线电广播所用的频率之外的剩余频带)。分离模块220基于频带从调制声音信号和普通无线电广播信号提取调制声音信号(因为声音信号被包括在从53kHz到IOOkHz的频带中，该频带为除普通无线电广播所用的频率之外的剩余频带)。数据解调模块222对调制数据信号进行解调，并且包括匹配滤波器(未示出)，数据解调模块222，同步模块206，以及反向信道编码模块204。匹配滤波器使分离和调制数据信号的符号间干扰(Inter-Symbol Interference, isi)最小化以使信噪比最大化。数据解调模块222对具有最大化的信噪比的调制数据进行解调以按照频率提取数字数据。数据同步模块206使用提取和调制数据信号的前同步码和后同步码来对数字数据进行同步，并且去除前同步码和后同步码。反向信道编码模块204对同步和调制数据信号执行反向信道编码并且进行反交
幺口
/Ν ο声音解调模块224以典型的FM解调方法对来自第一通信装置200a的声音信号进行解调。业务模块2 将解调数字数据或声音信号输出给用户。 如前面所描述的，在本发明中，第一通信装置200a和第二通信装置200b以同样的结构配置。因此，第二通信装置200b可以通过分离数据/声音产生器(具有与业务服务器 100同样的结构)或数据/声音输入模块(未示出)将用户输入的数据/声音转移到第一通信装置200a。因此，根据本发明的数据通信装置能够使用无线电广播网络执行第一通信装置200a和第二通信装置200b之间的双向通信。以下，结合图7将详细地描述根据本发明的实施方式的使用数据通信网络1000的数据通信方法。首先，业务服务器100的控制模块106检查将从业务服务器100传送(产生)的信息是声音信号还是数据(S102)。当将从业务服务器100传送的信息是数据时，业务服务器100的控制模块106将数据传送开始信号传送到将在下面解释的第一通信装置200a。接着，第一通信装置200a的模式控制模块216从业务服务器100接收数据传送开始信号以将第一通信装置200a切换为数据传送模式(S106)。随后，业务服务器100的传送模块104产生数据并将数据传送到第一通信装置 200a (S108)。接着，第一通信装置200a的信道编码模块204对由业务服务器100提供的数据的
9错误检测和校正执行信道编码(SllO)。第一通信装置200a的同步模块206将前同步码和后同步码添加到信道编码数据以使数据同步(S112)。第一通信装置200a的数据调制模块208产生通过按照在设定频带中的频率和相位分配数据的比特的FSK调制和PSK调制所调制的数据信号(S114)。第一通信装置200a的数据传送模块210通过无线电广播网络传送伴有普通无线电广播信号的调制数据信号(S116)。第二通信装置200b的接收模块202接收调制数据信号和普通无线电广播信号 (S118)。第二通信装置200b的分离模块220基于频带从调制数据信号和普通无线电广播信号分离和提取调制数据信号(S120)。接着，第二通信装置200b的数据解调模块22将提取和分离数据信号解调为数字数据(S122)。随后，第二通信装置200b的业务模块2 输出解调数字数据(S124)。反之，当在步骤102中将从业务服务器100传送的信息是声音信号时，业务服务器100的控制模块106将声音传送开始信号转移到将在下面解释的第一通信装置 200a(S105)。接着，第一通信装置200a的模式控制模块216从业务服务器100接收声音传送开始信号以将第一通信装置200a切换为声音传送模式(S107)。接着，业务服务器100的传送模式104产生声音信号并将声音信号转移到第一通信装置 200a (S109)。接着，第一通信装置200a的FM模块212 FM调制和输出由业务服务器100提供的声音信号(sill)。然后，第一通信装置200a的声音传送模块214传送伴有普通无线电广播信号的调制声音信号(Si 13)。接着，第二通信装置200b的接收模块202接收调制声音信号和普通无线电广播信号(S115)。第二通信装置200b的分离模块220基于频带从声音信号和普通无线电广播信号提取调制声音信号(S117)。随后，第二通信装置200b的声音解调模块224以FM方案对提取声音信号进行解调(S119)。接着，第二通信装置200b的业务模块2 输出解调声音信号 (S121)。尽管以上已经详细地描述了本发明的示例性实施方式，但应该清楚的理解到，对本领域的技术人员来说，这里所教导的本发明的基本思想的许多变型和修改仍将落入如所附权利要求所限定的本发明的思想和范围。
权利要求
1.一种使用射频的数据通信装置，包括数据调制模块，将数据频移键控和相移键控调制到射频频带以产生调制数据信号；以及数据传送模块，将所述调制数据传送到另一通信装置。
2.根据权利要求1所述的数据通信装置，其中，所述数据调制模块分别按照在设定频带中的频率和相位分配所述数据的比特以产生调制数据信号。
3.根据权利要求1所述的数据通信装置，还包括 接收模块，从业务服务器或输入模块接收所述数据；信道编码模块，为接收数据的错误检测和校正执行信道编码；以及同步模块，将前同步码和后同步码添加到所述数据中以使信道编码数据同步。
4.根据权利要求1所述的数据通信装置，还包括频率调制模块，对来自业务服务器或独立输入模块的声音信号进行频率调制和输出； 声音传送模块，传送伴有普通无线电广播信号的调制声音信号；以及模式控制模块，从所述业务服务器接收数据传送开始信号或声音传送开始信号以在数据传送模式和声音传送模式之间进行切换，其中，所述模式控制模块以数据传送模式操作所述数据调制模块，而以声音传送模式操作所述频率调制模块。
5.根据权利要求1所述的数据通信装置，其中，所述射频频带的范围从53kHz到 100kHz，并且频率之间的间隔是150Hz。
6.根据权利要求1所述的数据通信装置，还包括通信模块，接收伴有普通无线电广播信号的所述调制数据信号； 分离模块，基于频带从所述调制数据信号和所述普通无线电广播信号中分离和提取所述调制数据信号；数据解调模块，将提取和解调的数据信号解调为数字数据；以及业务模块，输出解调出的数字数据。
7.根据权利要求6所述的数据通信装置，其中，所述数据解调模块包括匹配滤波器，使分离且调制的数据信号的符号间干扰最小化以使信噪比最大化； 数据解调模块，对具有最大化的信噪比的调制数据进行解调以按照频率提取数字数据；同步模块，使用提取且调制的数据信号的前同步码和后同步码来使数字数据同步；以及反向信道编码模块，对同步和调制的数据信号执行反向信道编码。
8.根据权利要求1所述的数据通信装置，还包括对从所述另一通信装置接收的声音信号进行解调的声音解调模块。
9.一种使用射频的数据通信方法，包括(a)将数据频移键控和相移键控调制到射频频带以产生调制数据信号；以及(b)将所述调制数据信号传送到另一通信装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(a)包括分别按照在设定频带中的频率和相位分配所述数据的比特。
11.根据权利要求9所述的方法，在步骤(a)之前，还包括 (a-Ι)从业务服务器或输入模块接收所述数据；(a-2)为接收数据的错误检测和校正执行信道编码；以及(a-3)将前同步码和后同步码添加到所述数据中以使信道编码数据同步。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括(c)对来自业务服务器或独立输入模块的声音信号进行频率调制和输出；(d)传送伴有普通无线电广播信号的调制声音信号；(e)从所述业务服务器接收数据传送开始信号或声音传送开始信号以在数据传送模式和声音传送模式之间进行切换；以及(f)通过模式控制模块以所述数据传送模式操作所述数据调制模块，而以所述声音传送模式操作所述频率调制模块。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括(g)接收伴有普通无线电广播信号的所述调制数据信号；(h)基于频带从所述调制数据信号和所述普通无线电广播信号中分离和提取调制数据信号；(i)将提取和解调的数据信号解调为数字数据；以及 (j)输出解调出的数字数据。
14.根据权利要求13所述的方法，其中步骤(i)包括(i-1)使分离和调制的数据信号的符号间干扰最小化以使信噪比最大化； (i-2)对具有最大化的信噪比的调制数据进行解调以按照频率提取数字数据； (i-3)使用提取和调制的数据信号的前同步码和后同步码来使数字数据同步；以及 (i-4)为同步和调制的数据信号执行反向信道编码。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括(k)对从所述另一通信装置接收的声音信号进行解调。
全文摘要
本发明提供一种使用射频的数据通信装置及其数据处理方法。第一通信装置将来自业务服务器的数据频移键控和相移键控调制到射频频带并传送。第二通信装置对该数据进行调制，解调并且输出该数据。使用射频的数据通信装置包括将数据频移键控和相移键控调制到射频频带以产生调制数据信号的数据调制模块；以及将该调制数据传送到另一通信装置的数据传送模块。
文档编号H04L27/26GK102420670SQ201010565268
公开日2012年4月18日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年9月27日
发明者崔有兑, 金荣石 申请人:现代自动车株式会社