信号平均器的制作方法

专利名称：信号平均器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种噪声检测和处理装置，特别涉及一种检测和处理数字数据流中坏数据的脉冲串的装置。
在任何数据传输中，接收信号因各种来自传输系统以及在传输和接收之间的某些地方加进的不需要的信号而变形或失真。不需的信号是指象噪声那样的信号，它是通讯系统性能的一个主要限制因素。
有四种主要类型的噪声热噪声、相互调制噪声、串音以及脉冲噪声。
热噪声由导体中的电子的热扰动引起。它出现在所有电子设备和传输媒介中，它是温度的一个函数。因为热噪声是均匀地沿频谱分布的，因而它通常叫做“白噪声”。热噪声不能被消除，所以，它在通讯系统的性能中给出了一个上限。
相互调制噪声是一种由发送器、接收器;或者在发送器和接收器之间的传输系统中的某些非线性(特征)引起的噪声。非线性可由部件失灵、信号过强，或任何数量的系统的其它异常所引起。相互调制噪声的频率是两个初始频率的和或差或者这些频率的倍数。这些衍生的信号构成的预定信号的干扰。
串音是信号通路之间非需要的交连，串音可由相邻的双绞线或传送多个信号的同轴电缆、或由天线收集到的不需要的信号引起。串音通常与热噪音的振幅为相同数量极或比其稍小。
热噪声、相互转调噪声以及串音都是能合理地预测的;且有合理的恒定幅值。所以，能相对容易地建立与之适应的通讯系统。但是，对于第四种主要类型的噪声-脉冲噪声情况可不一样。
脉冲噪声是非连续的，一般由较短周期和相对高的幅值的不规则脉冲或噪声峰值组成。脉冲噪声可以由外部电磁干扰引起，象闪电，也可由通讯系统本身的故障或缺陷引起。由于脉冲噪声一般不可预测，并且它一般没有固定的幅值，因而它相对难处理。
脉冲噪声在模拟通讯系统中一般仅是一小麻烦。它能破坏声音传输，即引起“卡搭”声和“劈拍”声;然而它的可理解性损失较小。另一方面，在数字通讯系统中，如果它是一个基本的成份，脉冲噪声是一个主要问题，如果不是，则是一个错误的来源。例如，-0.02秒宽度的尖峰能冲掉100位以每秒4800位的速度传输的数据。这样，突发性的脉冲噪声能在数字通讯系统中产生实质性的误差。
除了噪声之外，作为本发明的背景的一个概念是不稳定。不稳定可能与时间、振幅、频率、或相位有关。进一步说，不稳定可以看成在一个重复波形的连续脉冲中或看在一时间段内对连续周期作频率调制的波形在宽度幅值、频率或相位上的突然的、杂散的变化。说简单点，不稳定是电脉冲位置的变化引起的。不稳定有许多原因，其中一些原因依赖于传输的脉冲波形，而其它则不足。不稳定在形式的随机性是由时钟电路的噪声、干扰和调整失当引起的。依赖于波形的不稳定也是由时钟失调、时钟电路中的振幅到相位的变换以及码间干涉(ISI)引起的，而后者将根据波形改变输入信号的峰值的位置。
大家知道，在数字连接线路上积累起来的不稳定可以通过利用一弹性储存器来缓冲该连接线路以及在高稳定的锁相环路控制下用按照时钟输出(clockout)的数字流来减小。弹性储存器实际上是一个缓冲器，它通过初始化保持某一数量的位数，并且通过扩张和收缩能保持字位长度不变。锁相回路是一使用反馈来减小从一个位时间到下个一位时间的变化的装置。它一般通过将一可变的局部振荡器与一传输的信号的相位进行同步来完成。
根据上述内容，应该知道，噪声和不稳定是数字通讯系统中的二者均能引起数据的损失。尽管已有许多方法用来处理它们，然而对通讯系统并没有形成一个十分有效地处理它们的系统或分系统。因此，应该知道，它是已有技术的缺点和不足，以致这种系统和分系统还没有形成。
本发明通过提供一种对脉冲流中的脉冲进行平均的装置来克服已有技术中的缺点和不足，其中的脉冲至少被分成两种类型。该装置包括将脉冲分离为脉冲组(群)的结构;对脉冲组内特定类型的脉冲进行计数的结构;以及当在一脉冲组内某一特定类型的脉冲达到预定数量时产生一个输出信号的结构。本发明可以有效地应用在脉冲是数字位且区分为“有错误”和“无错误”的两种类型的各种情况。
在本发明实施例中，用来分离的结构和/或计数的结构可以对向上计数的计数器编程。
本发明已提供了一种包括一接收器、一不稳定检测器、一平均机构、一语音处理器以及一抑制噪声装置的数字信号接收系统。该接收器接收一数字信号并且输出一时钟信号和一相关的数据信号。不稳定检测器接收来自接收器的时钟信号和相关的数据信号;并且输出一按位排列的误差脉冲串(流)。平均机构逐位接收来自不稳定检测器的误差脉冲串，在一个预定尺寸的窗口计数该误差，并当在这一特定的窗口检测到预定数量的误差时语音处理器与不稳定检测器和平均机构平行地工作，并且它将数字信号变成模拟信号。抑制噪声装置接收来自平均机构的误差指示信号，并且根据误差指示信号的状态处理模拟信号。
本发明也提供一种用来平均脉冲串中的脉冲的方法。本发明提供的方法包括下列步骤将脉冲分成脉冲组，计算发生在脉冲组内的特定种类的脉冲的数量;以及当一预定数量的特种脉冲发生在一脉冲组内时产生一输出脉冲。
因此，本发明的一个目的是提供一用来逐位平均误差脉冲的结构和方法。
本发明另一个目的是提供一种处理数字通讯系统中不好数据的脉冲串的装置。
为了使本发明易于明白以及更好地说明它的目的和优点，下面结合附图对本发明作详细说明，其中

图1是包括根据本发明所教导的一个平均系统的数字信号接收系统的方框图;
图2是图1所示的某些部件的方框图，它对这些部件进一步作了详细说明;
图3是本发明的平均系统可能和已经在其中应用的集成电路的方框图;
图4是装有图3所示的集成电路的无绳电话终端的方框图;以及图5是装有图3所示的集成电路的无绳电话基站的方框图。
为了方便说明本发明，以后在集成电路IC中将以逻辑模块的附属部件的形式来描述本发明。一种装有该集成电路的特别应用，即无绳电话的应用，也将描述。由于象上述的本发明的实施例事实上已做成功且使用后有明显的效果，因此这种讨论对本领域的技术人员特别有用。当然也应该明白，在此描述的本发明并不仅仅局限于应用在无绳电话上。相反，本发明的实施例实际上可以应用在任何一种需要或能用该误差驱动的抑制噪音系统来改善性能的应用。本发明的特定实施例在这里仅用作为说明例子。
现在参照图1，它表示根据本发明的技术的一包含平均系统的数字信号接收系统。
如图1所示的数字信号接收系统通过天线4接收接收器2的信号。接收到的信号被送到一时钟/数据恢复模块6上以确定接收到的数据位是“1”还是“0”。
熟悉本领域的技术人员都知道，当信号的质量下降时，恢复时钟信号的能力变得很差，并且数据本身也要偏移。我们知道，在数据中包括电压跃变或零交叉，在正常的清理工作中，一般要求在一位时间的中间对时钟取样，大大远离零交叉。然而，当信号质量下降时，跃变点会连续和不可预测地移动。如果零交叉正落到或通过取样点，则这种“相位不稳定”能引起取样的困难。图1所示的不稳定检测器模块8的功能，就是在指示是否有一达到预定量的、“过度的”的相位不稳定已出现在接收信号中。
总之，不稳定检测器8是通过将实际发生零交叉的位置与希望发生零交叉的位置进行比较来工作的。不稳定检测器8然后按这种时间周期差产生一个数字数值。不稳定检测器8进一步包括一种电路。该电路一般是使用者可编程的，每次当有一零交叉“太接近”取样点时，它便产生一个位时误差(bittimeerror)。
本发明描述的已有技术的缺点和不足还表现在，这些逐位误差信息不总是有意义的。例如，如果数据每秒接收72千位，则连续的误差每秒可产生72，000个脉冲，每一位时间仅存在一个脉冲。根据这种单个的位误差很难始终如一地确定接收到的信号是噪声还是语音。当然也很难检测出坏数据的脉冲串，从而会使一有意义信号完全丢失。
本发明通过“平均”接收到的脉冲，从包含单个位误差的信号串(流)中获取有意义的信息。在图1描述的系统中，这种“平均”功能由平均模块10来完成。在本发明一个实施例中，这种“平均”可以通过相对快地衰减接收到的信号，然后又相对慢地除去上述衰减来实现。
一所谓相对快的衰减可通过对每一个接收到的误差位添加一个渐渐减小直到为零的衰减量来实现。例如，从起点开始，第一个位误差指示可引起X量的衰减，第二个位误差指示引起0.75X的衰减，第三个为0.5X，第四个则为0.25X，后来的每一个误差指示均引起0.00X或零的衰减。在增加的衰减为“零”水平时，衰减达到最大值。
另一方面，去除衰减的工作能通过每一时间周期去除一小点衰减较慢地进行。例如，接着上面一般描述的一个例子，在没有接到误差指示的时间内，每一位时可去除0.01X量的衰减。
在这个时候，讨论一下用在本发明的实施例的实际参数是合适的。这些参数包括“窗尺寸”和“平均”。
在术语“窗尺寸”中提及的“窗”是一种时间周期(间隔)，在该时间间隔上对“一段”数据进行平均。窗尺寸有一较下的(或短的)以及一较上的(或长的)极限。下限受每一ADPCM“半字节”的四位所限制，这样，在本发明的实施例中，每一平均“窗口”应至少包含能传输4位的经过时间的量。上限有两个限制。其中一个限制是可编程的噪音抑制长度(或静噪长度，由图1中的元件12实现)。静噪长度是一种时间长度(间隔)，在该时间间隔之后接到的误差指示不再导致去除衰减的量。如果窗口尺寸设定得比静噪长度大，则静噪机构将不工作。因此，建立一比静噪长度大的窗口尺寸是不实用的。窗口尺寸上限的另一限制是这里所描述的特殊应用中的一个CT2产品，即CT2通信协议中的帧结构。CT2协议涉及以一种交替方式在每一帧中传输64位语音。也就是说，在第一个毫秒内发送64位，在下一个毫秒内接收64位，依此类推，在这种类型的处理过程中，仅在数据接收过程而不在数据发出过程的时间内产生误差信号是没有意义的。这样，作为一个实际问题，窗口尺寸上的上限应该是64位的脉冲串长度。
再参照图1可知接收到的数据同时送到不稳定检测器8和通过FIFO16送到语音处理器14。图1的线18和20描述了这两条路径。线22为一时钟信号线。数据信号由语音处理器14转换成模拟信号。语音处理器14的模拟输出由静噪机构12对噪声进行适当的抑制后输出。
继续参照图1，可以看出，FIFO16输出也传送到DSP噪声检测器24。DSP噪声检测器24是总体系统中用来检测噪声的另一个装置。DSP噪声检测器24也产生一输出给静噪机构12，以表明噪表是否存在。
正象前面所提及和讨论的那样，本发明的实施例的关键方面是窗口尺寸，平均在该窗口尺寸上起作用。另外，在窗口内确定误差的数量从而得出噪音存在的结论也是重要的。
现在参照图2，它表示根据本发明的构思建立的平均装置的详细图。在图2中的不稳定检测器8对应图1中的不稳定检测器8。图2中的单元10a和10b组成图1所示的平均器10。
图2所示的窗口长度计数器10a可确定窗口长度。所描述的窗口长度计数器10a包括一可编程6位计数器。进入计数器10a的是一接收时钟信号30以及一帧定时信号32。计数器10a的功能是根据信号30的内容辩别出正在接收的位边界中所收到的时钟数。另一方面，它由帧定时信号32对计数器10a复位。
在所述的本发明的实施例中，正象先前所说的那样，由于它是专门设计成可用于无绳电话的，因此，接收到的信号32是一种符合CT2协议的传输数据中接收部分的信号。在每一接收的窗口的开始时，信号32将计数器10a复位。然后，计数由计数器10a完成，直到预定的编程的数目。对一6位计数器，如图2所示，输出可容易地由编程提供每2、4、8、16、32或64(例始，26)位时。如果，例如，编程的位数是8，则计数器的3位组成有效计数器，并且次计数器10a达到最后的计数量(8)时，它就改变其输出级。而且，当然，在接收帧的该计数器可象先前所描述的那样由信号32完全复位。
现在仍然进一步参照图2，可以看到，窗口长度计数器10a输出一窗口选通脉冲信号34。这种窗口选通脉冲34传送到单元10b，它就是“清扫”或“平均”装置。
继续使用讨论计数器10a时所举的例子。信号34以8位的间隔提供脉冲，因而定义了许多8位时的窗口，除了接收到这些窗脉冲外，图2所示的平均装置10b也从不稳定检测器8逐位地接收一不稳定选通信号36。在图2所示的实施例中，平均装置10b是一可编程的千位计数器，它可能计数1、2、4、8或16。对于这种计数器，平均装置10b“计数”不稳定检测器的输出，也就是说，它可逐位地计算误差的数量。
在上述例子的基础上，平均机构10b，例如，能被编程到计数2。在这种情况下，如果机构10b中的计数器未能在由信号34限定的8位窗口中计数出两个误差位，则机构10b没有输出，且它继续计数。另一方面，如果机构10b中的计数器能在8位窗口中计数到2或更高的误差数，则它将产生一输出，并且那输出将从它计数到2的时间出现，至少直到它清除为止。
本发明的平均装置的较佳实施例也包括一用来处理以下情况的装置，在该情形中，窗口中最后一位正好是一触发误差，也就是说，继续使用8/2例子，可产生上一种情况，在该情况下，计数器10a被设定到8，平均机构10b设定到2，且第8位是第二误差。在那种情况下，平均机构10b可输出“1”然后立即清零。为了防止这种“迟后”的误差不被登记，本发明的较佳实施例可包括一些装置，例如，常用的硬件延迟装置，使平均后的不稳定误差指示(图2的信号38)能保持一可测量明显的时间间隔。
根据前面所描述的内容，熟悉本领域的技术人员现在可知道图2所示的单元10a和10b是怎样配合起来产生一个持续时间不超过预定的窗口周期的误差指示输出38的了。再回到图1，可以知道，指示信号被送到抑制噪声机构12。该机构12能采用一象前面所述的衰减/去衰减系统。单元10a和10b向机构12提供一种指示，说明在预定的时间内是否发生过规定数量的误差(这些误差的数目足够证明应该采取措施)。上述两个(计数器的)参数，误差的数目和窗口的尺寸都是容易改变和定标的，也可以根据具体应用的最佳效果来设定。
为了对本发明的前面的描述易于明白和清楚，在此还可以加上图3a，图3b，图4和图5。图3a和图3b一起用来表示一包括本发明的平均装置的集成电路的方框图。进一步的关于这个IC的细节相关申请中已有详细说明。这里只要指出不稳定检测器8和平均装置10都设置在图3a所示的逻辑模块40中就足够了。图4和图5也在相关申请中，特别是一篇题为“集成电路以及使用该集成电路的无绳电话”的相关申请中详细讲到，它们描述了图3a和3b的IC是怎样用到无绳电话中去的。
很明显，根据本发明的上述构思，其实施例可作多种改变和调整。因此，在所附的权利要求范围内，本发明可以用不同于上述具体说明的例子来实现。
权利要求
1.一种用来平均脉冲串内的脉冲的装置，上述脉冲可被分成至少两种类型，其特征在于上述装置包括将上述脉冲分离成脉冲组的装置，每一组有预定的大小；对某一发生在脉冲组中的特定类型的脉冲的数目进行计数的装置；以及当一特定种类的预定数目的脉冲发生在一脉冲组内时产生一输出信号的装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于它进一步包括一旦脉冲组的计数任务完成就重新复位所述计数装置的装置。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于它进一步包括对上述产生装置进行去激活的装置，上述去激活装置与上述重新复位的装置结合在一起工作。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于上述分离装置包括一可编程向上计数器，该计数器可产生一窗口选通输出信号。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于上述计数装置包括一可编程向上计数器，该计数装置从上述分离装置中接收上述窗口选通脉冲信号，并且产生一与上述脉冲有关的平均的指示信号。
6.一数字信号接收系统，其特征在于它包括一接收一数字信号且输出一时钟信号和一相关的数据信号的接收器;一接收来自上述接收器的时钟信号和相关的数据信号且逐位输出不稳定误差脉冲串的不稳定检测器;一接收来自上述不稳定检测器的逐位不稳定误差脉冲串以及对预定尺寸的窗口中的误差进行计数并当在该特定的窗口上检测到的误差达到预定数时产生一误差指示的平均装置;一与上述不稳定检测器和平均装置串行工作，用来将上述数字信号转变成模拟信号的语音处理器;以及一接收来自上述平均装置的误差指示信号的抑制噪声装置，该抑制噪声装置包括如果误差达到一预定的水平则衰减上述模拟信号的装置以及如果误差没有达到上述预定水平则对上述模拟信号去衰减的装置。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于上述平均装置包括将上述数字信号内的位分成位组的装置，其中每一位组均为预定的大小;对发生在每一信组内的误差进行计数的装置;以及当一预定数量的误差发生在一位组内就产生一误差指示输出信号的装置。
8.如权利要求7所述的系列，其特征在于上述平均装置进一步包括一旦位组的计数完成则重新复位上述计数装置的装置。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于上述平均装置进一步包括对上述产生装置去激活的装置，上述去激活装置与上述重新复位装置结合在一起工作。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于上述分离装置包括一能产生一窗口选通输出信号的可编程向上计数器。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于上述计数装置包括一接收来自上述分离装置的所述窗口选通信号并产生上述误差指示输出信号的可编程向上计数器。
12.一种用来平均脉冲串内的脉冲的方法，上述脉冲至少可被分成两种类型，其特征在于上述方法包括以下步骤将上述脉冲分离成许多脉冲组，每一脉冲组有一预定的大小;计数发生在某一脉冲组内的特定类型的脉冲的数目;以及字发生在某一脉冲组中的某一特定类型的脉冲达到预定数时产生一输出信号。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于上述计数步骤是利用计数装置来完成的，并且包括一步包括一旦脉冲组的计数任务完成则对上述计数装置重新复位的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于上述产生步骤利用产生装置来完成，并且它进一步包括对上述产生装置去激活的步骤，且上述去激活步骤与上述重新复位步骤一起完成。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于上述分离步骤中一可产生一窗口选通输出信号的可编程向上计数器来完成。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于上述计数装置包括一可接收上述分离装置的窗口选通信号且产生一与上述脉冲有关的平均的指示信号的可编程向上计数器。
全文摘要
一种平均脉冲串内的脉冲的装置，其脉冲可至少被分成两种类型，该装置包括将脉冲分离成脉冲组的结构、计算发生在脉冲组内的特定种类的脉冲的数目的结构以及当一预定的特定种类的脉冲数出现在脉冲组内时产生一输出信号的结构。
文档编号H04L1/20GK1082790SQ9310901
公开日1994年2月23日 申请日期1993年7月21日 优先权日1992年7月21日
发明者D·E·古利克, 吉川宗弘, 前田觉, 大鬼西学 申请人:先进显微设备股份有限公司