专利名称：采用跳频接收发送的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明总体来说涉及采用跳频进行发送的方法及装置，以及对应的接收方法及装置。本发明尤其适用于采用跳频的通信系统的收发两用机。
现有技术蓝牙通信系统是要求在不同的计算机或电子设备间的电缆或红外线线路转换的低成本通用无线接口。该系统用约2.4GHz频带工作，采用基于跳频的调制。更严格来说，当在2个蓝牙实体间连接时，数据以块的形态发送，一个块的数据以在上述数据块发送期间全体固定的无线频率发送，无线频率根据伪随机数方式相互连续。
并且，基于许多转移体电话规格如引用少数，GSM、EDGE、UMTS，对于根据如此这般的类型系统的要求可构成的通用可编程序无线平台(软件定义无线)产生必要性。通常，这样的平台由微处理器或DSP处理器、FPGA(现场可编程门阵列)可编程序电路、具有高结构灵活性的ASIC电路、A/D转换器、及D/A转换器组成。此被分成数字部分和模拟部分。数字部分一般承担在发送时对从基带频率或中间频率向无线频率(RF)的调制及转换，在接收时对逆动作的责任。模拟部分实质上承担在发送时对数字/模拟转换，相反在接收时对模拟/数字转换的责任。作为无线平台采用跳频的系统设计，由于承担产生无线频率RF的责任的频率合成电路(DDS即直接式数字频率合成器)从某RF值立即转移到别的RF值是不可能的，所以错综复杂。必须在实际中基于特定量的稳定化时间。再有，基于具有依据使用的频率的特征的发送时的内插滤波器及接收时的抽取器(decimator)的存在，对明确决定的数据项的频率转移的程序变得困难。
发明内容
本发明的方案是根据上述问题，克服上述缺点，采用跳频实施通用接收发送系统的无线平台。
上述问题，由作为把数据以一系列数据块形态发送的方法所定义的本发明来解决，各数据块为了用载频发送而实施频率转换，在载频中，装填数据序列被插入要求以第1载频发送的第1数据块和要求以第2载频发送的第2数据块之间，频率转换在上述频率转换对上述装填数据工作的情况下，从向第1载频转换转移到向第2载频的转换。
根据第1变形，装填数据以装填数据块的形态插入上述第1数据块和上述第2数据块之间。
根据第2变形，装填数据作为接尾部与第1装填数据块连接。
根据第3变形，装填数据作为接头部与第2装填数据块连接。
本方法可包括在FIFO型的缓冲器写入的第1处理和从该缓冲器读出的第2处理，第1及第2处理非同步地工作。第1处理在由标记表示缓冲器几乎清空时写入数据块，接着变更其标记值，重新开始。第2处理对于该部分，读出缓冲器中的数据项，当缓冲器几乎清空的情况下，取消上述标记后再开始。
根据第1变形，在后续的数据块应以与当前的载频不同的载频发送的情况下，装填数据块被写入缓冲器。
根据第2变形，装填接尾部与应以与当前的载频不同的载频发送的第1数据块之前的块连接，这样连接的数据块被写入缓冲器。
根据第3变形，在数据块应以与当前的载频不同的载频发送的情况下，装填接头部与该数据块连接。
本发明还在适合于以一系列数据块的形态发送数据的同时，也由具备实施上述方法的设备的发送装置定义。
优点是具备FIFO型缓冲器，适合于接收应发送的数据块；频率转换器，适合于把从上述缓冲器读出的数据转置至载频；频率合成器，把载频的数据块供给上述转换器；插入装填数据的设备；控制装置，适合于指令上述插入设备在应发送的2个数据块之间插入装填数据，同时指令在频率合成器进行载频变更。
本发明还可以由接收基于以一系列数据块形态采用跳频的发送装置发送的数据的方法来定义，各数据块以利用频率转换转换成基带的载频发送，称为以第1载频发送的有用数据的第1数据块基于装填数据序列与以第2载频发送的第2有用数据块分隔，频率转换在上述频率转换相对装填数据动作的情况下，从采用第1载频的转换移至采用第2载频的转换。
在检测出有用数据和装填数据之间转移的情况下，频率转换在该转移检测出时，从采用第1载频的转换移至采用第2载频的转换。
优点是，本方法具备在FIFO型缓冲器写入的第1处理和从该缓冲器读出的第2处理，第1处理和第2处理不同步工作。第1处理在缓冲器几乎满负荷的情况下，在取消标记后重新开始。对于该部分的第2处理在由上述标记表示缓冲器为几乎满负荷的情况下，读出数据块，在变更标记值后重新开始。
第2处理检测出在有用数据和装填数据之间的转移，每次继续读出时，在更新了剩余的应读出的当前有用数据块长度后，决定第2有用数据块的开始。
最后，本发明涉及接收装置，适合于接收在各处插入了装填数据序列的或未插入的、由跳频发送装置以有用数据块的形态发送的数据，上述装置具备实施上述方法的设备。
优点是本装置具备FIFO型缓冲器，适合于接收上述数据；频率转换器，适合于在用工作频率工作的同时，把从上述缓冲器中读出的数据转换成基带信号；频率合成器，把以上述工作频率的信号供给上述频率转换器；适合检测在有用数据和装填数据之间的转移的设备；控制装置，适合于在检测出这样的转移的情况下，指令上述频率合成器进行工作频率的变更。
上述及其他的本发明特征，通过参照附图进行的说明会更加清楚。
图1是示意性表示使用本发明一实施方式的跳频发送装置的无线平台图；图2是示意性表示使用本发明一实施方式的跳频接收装置的无线平台图；图3a表示本发明不同变形实施方式的不同瞬间的发送缓冲器的状态图；图3b表示本发明不同变形实施方式的不同瞬间的发送缓冲器的状态图；图3c表示本发明不同变形实施方式的不同瞬间的发送缓冲器的状态图；图3d表示本发明不同变形实施方式的不同瞬间的发送缓冲器的状态图；图4表示接收缓冲器的不同的可能状态图；图5表示本发明实施方式的接收方法流程图。
实施方式图1所示的系统示意性表示根据无线平台的跳频发送器、例如蓝牙发送器的实施。该平台如用虚线所示，被分成以非同步工作的2个独立的模块。左侧模块全部是数字，承担由位转换成符号的责任。被称为还原模块的其部分的右侧模块提供对载频的频率转换。
数字模块具备把应发送的NRZ编码数据转换成复数符号(I，Q)的调制器130。其优点在于，调制器130，在蓝牙发送器的情况下，是GFSK(高斯频率转换调制)调制器。由调制器130供给的复数符号以下称为“有用数据”。这些，以一定长的数据块形态存储在使用双向FIFO存储器的缓冲器110中。应注意双向FIFO存储器是为了在读出及写入模式的存取而设置有二重端口的FIFO(先入先出)型存储器。缓冲器在从数字模块发出的有用数据的写入时被装满，在根据还原模块作出的读出时变空。在后面的详细描述中可以了解到，装填数据140可以利用多路转接器120在有用数据块之间插入。接着，有用数据及装填数据被写入双向FIFO缓冲器中，由还原模块读出。AEF(几乎清空的标记)表示缓冲器的填充状态。更严格来说，在缓冲器几乎清空的情况下，即当存储着的堆栈数据的大小比一定的阈值小的情况下，去掉AEF(几乎是空的标记)。控制装置100控制数字模块全体。尤其是控制装置在控制AEF值的读出或变更、多路转接器120的状态变更的同时，可控制给缓冲器110的有用数据或装填数据的写入。还有，控制装置100指令还原模块执行无线跳频。
还原模块具备内插复数符号的取样I及Q的内插滤波器160；从DDS(直接数字合成器)发生器150中发出的载频f0中接收正交相位的2个时钟的频率转换器170。载频的值f0由控制装置100确定。频率转换器170将由基带的取样表示的信号的频率转换至载频。接着，如此得到的数字信号通过数字/模拟转换器180转换成模拟信号。需注意内插滤波器160、频率合成器150及频率转换器170是数字电路。在变形实施方式中，内插、频率合成、及频率转换的功能可以是数字模块处理器的任务，这样，还原模块本身限制为数字/模拟转换。
图2所示的系统示意性地表示基于无线平台的跳频接收器，例如，蓝牙接收器的实施。该平台如用虚线所示，分成以非同步工作的2个独立的模块。左侧模块称为取得模块，提供模拟/数字转换及以基带的频率转换。右侧的模块称为数字模块，当在发送侧使用GFSK调制器的情况下，例如承担利用GFSK解调器从符号转换成位的责任。数字模块还能提供块同步、检错及修正等其本身知道的其他功能。
取得模块具备模拟/数字转换器280、向从转换器280发出的无线频率信号的基带信号实施转换的频率转换器270。频率合成器250向频率转换器270提供在载频(无线频率)f0中正交相位的2个时钟。从频率转换器270发出的复数取样在写入到双向FIFO缓冲器210之前，在抽取器260中取得10分之1。接着，缓冲器在从取得模块发出的数据的写入时装满，在基于数字模块的读出时清空。AFF(几乎装满的标记)表示缓冲器的填充状态。更严格来说，在缓冲器几乎满的情况下，即在存储的数据栈的大小大于一定的阈值的情况下，去掉AFF。缓冲器210输出中的模块220承担有用数据块的开始检测及装填数据的去除的责任。接着，有用数据通过解调器230，例如GFSK解调器转换成位。控制装置200控制数字模块的全体。尤其是控制装置在控制AFF值的读出或变更的同时，控制缓冲器210中的数据的读出，并可指令模块220执行有用数据块开始的检索。控制装置200还确定由合成器250产生的载频值。在此也要求注意抽取滤波器260、频率合成器250及频率转换器270是数字电路。在变形实施方式中，频率转换、频率合成及抽取的功能可利用数字模块的处理器对应，这样，取得模块限制为模拟/数字。
接着，返回到图1的无线平台功能，缓冲器根据以下的循环处理由还原模块清空。
—数据项从缓冲器110中读出，供给内插滤波器160。
—当缓冲器几乎清空的情况下，AEF设置成1。
—返回第1步骤。
同样，在不跳频的情况下，缓冲器根据以下的循环处理填满。
—利用调制器130产生有用数据块。
—控制装置100等待AEF成为1。
—在AEF为1的情况下，控制装置100使向有用数据块的缓冲器110的写入成为可能。
—AEF设置成0，返回第1步骤。
填充处理及清空处理是非同步的，仅由AEF联系。
作为本发明基础的概念是在必须产生跳频时，插入装填数据块，借此，象这样的装填数据，向新的频率转移在新的频率中确立时，在频率转换器170中存在。虽然使缓冲器清空的处理是不变更的，但是填充处理如所了解到的，为了插入装填数据而必须变更。
图3a表示本发明第1变形实施方式。缓冲器110的内容作为连续的瞬间由图3a示意性表示。瞬间(I)对应AEF正好移到1时。有用块D0的结束存在于缓冲器内。在数据块D0的发送中所选择的载频(无线频率)为f0。在发送器编程为关于继续的有用块变更频率的情况下，第1装填块DD0首先在最初写入缓冲器。为了进行该工作，控制装置100控制多路转接器120以由140选择装填数据块，瞬间(II)对应第1装填块正好写入缓冲器时。接着，通过控制装置AEF被设置成0。在通过内插滤波器160提供延迟的情况下，由于有用数据D0还可能存在于频率转换器170中，所以频率变更还不可能。稍后，在(III)中，缓冲器再次清空，AEF再次取消。接着，控制装置100如在(IV)中所见，在控制第2装填块DD1的写入之后，对频率合成器150发出指令使载频变更为值f1。AEF再次设置成0。在(V)中，缓冲器再次被几乎清空的情况下，合成器在频率f1中确实稳定，于是可以写入计划以该频率发送的有用块(VI)。
图3b表示本发明第2变形例。瞬间(I)对应于AEF正好转移到1时。有用块D0的结束存在于缓冲器内。数据块D0的调制所选择的载频是f0。在发送器编程为关于继续的有用块变更频率情况下，装填块DD0首先最初被写入缓冲器(II)。AEF被设置成0。这里，要注意的是一方面触发几乎清空的缓冲器的阈值充分高，并且所选择的装填块的大小要充分大，以使一方面在缓冲器几乎再次清空(III)时装填数据已经存在于频率转换器170内，而且另一方面，在装填数据仍存在于频率转换器内期间，频率合成器具有稳定化的时间。在瞬间(III)中，合成器的频率被变更成值f1，以该新的频率发送的有用块被写入缓冲器中(IV)。
图3c表示本发明的第3变形实施方式。该变形可变长数据块为可能，并且装填块作为接尾部连接于在频率f0中应发送的最后的块，这一点与前面的变形例不同。这里，接尾部的长度及几乎清空的缓冲器被触发的阈值在从f0到f1的转移中，为了装填数据存在于频率转换器内要非常高。瞬间(I)表示频率f0的最后有用数据的读出。在瞬间(II)中，缓冲器几乎清空，装填数据已经达到频率转换器。接着，频率变更成值f1。用该频率发送的新的有用块被写入缓冲器中(III)。接尾部的连接启动多路转接器120，通过使有用数据连续的装填接尾部的写入，由控制装置100控制。
图3d表示本发明第4变形实施方式。在该变形中也假定系统能处理可变长块。不仅如此，装填数据已经作为接尾部与应以频率f0发送的最后块不连接，与应以新的频率f1发送的最初块作为接头部连接，在这一点中，与前面的变形不同。瞬间(I)对应于AEF正好转移到1时。应以频率f0调制的有用块D0的结束存在于缓冲器内。当发送器编程为关于继续有用块变更频率的情况下，控制装置100利用多路转接器120在控制该有用数据块由后面继续的装填数据组成的接头部的写入之后，使触发几乎清空的缓冲器的阈值增大到值+Δ，设置AEF为0。当缓冲器再次几乎清空时(III)，控制装置100在使频率变更成f1之后，使触发几乎清空的缓冲器的阈值再确定为初期值。在缓冲器关于新的阈值几乎清空(IV)时，控制装置控制向新的有用块的缓冲器的写入。接头部的值Δ及大小必须选择充分高，使得一方面在关于增加的阈值缓冲器几乎清空时，装填数据已经达到频率转换器，另一方面在缓冲器关于初期阈值再次清空时，装填数据仍在频率转换器内。
当考虑作为接收器构成的图2的无线平台的情况下，取得模块根随以下的循环处理充满缓冲器210。
—由抽取器发生的复数取样值I及Q被写入缓冲器。
—在缓冲器几乎充满的情况下，设定AFF为1。
—返回第1步骤。
图4表示AFF正好转移到1时的缓冲器的可能的内容。对应几乎充满缓冲器阈值的限度用虚线表示。缓冲器内的虚线表示在发送中存在的块间或块和接头部/接尾部之间的分离。称为读出窗口的、在缓冲器实线(用R表示)的右侧部分在AFF＝1的情况下，以数字模块读出。
读出窗口的大小选择成能在有用数据和装填数据之间仅包括1个转移。为了作到这一点，窗口大小以不足装填序列长度来选择。后者在图3a的情况下等于块DD0及DD1长度之和，在图3b的情况下等于块DD0的长度，在图3c中等于接尾部的长度，在图3d中等于接头部的长度。以下，装填序列长假定比有用块长度要短。从状况(1)到(5)在读出窗口内分别与下面对应。
—有用块间的转移—未观察到转移，窗口中的所有数据为有用—有用数据和装填数据之间的转移，及例如有用块和装填块或有用数据和装填接尾部之间的装填数据—只是装填数据(块或接尾部/装填接头部)—装填数据和有用数据之间的转移，例如装填块和有用块之间，或装填接头部和有用数据之间的转移图5表示使缓冲器210清空，使有用数据还原的方法的流程图。各有用块以可容易检测的(例如根据相关)特定的序列开始，假定可使有用块与装填块存在区别。
步骤510表示方法的初始化，剩余的有用块长r初始化为有用块长L。接着，在520中进行针对AFF值的测试回路。一旦AFF＝1(缓冲器几乎装满)，则在读出窗口中包括的数据在530中立刻读出，AFF被设定为0。测试在540中实施，决定有用块当前是否为接收中，为了实施这一点，剩余的有用块长r与有用块长L比较。在r＜L的情况下，这意味着等待有用块的剩余，在其他情况(r＝L)下，等待新的有用块。
在r＝L的情况下，在550中实施测试，决定模块220是否检测出有用块的开始。在否定的情况下，适用图4的情况(4)，返回到AFF测试回路。另一方面，在肯定的情况下，适用图4的情况(5)，控制装置200指令(在551中)模块220检索最初的有用数据项目。决定向该最初数据项目的指针。在552中，有用数据通过指针值处理。在553中，剩余的长度r被更新。最后，返回到AFF测试回路。
在r＜L的情况下，在560中实施测试，决定是否r＜R。但是，R是读出窗口的大小。在否定的情况下，适用于图4的情况(2)，从而所有的数据是有用的，在561中实施处理。接着在562中，更新r值。另一方面，在r＜R的情况下，在570中实施测试，决定模块220是否检测出有用块的开始。
—在肯定的情况下，适用图4的情况(1)。读出的全部数据是有用的，在转移到处理所读出的数据的步骤561之后，转移到562中的r的更新。最后，返回到AFF测试回路。
—在否定的情况下，适用于图4的情况(3)。在571中，对合成器250发出指令，使控制装置200变更频率。频率的变更在装填数据仍存在于频率转换器270中的期间进行。在572中，处理剩余的有用数据r，在573中，值r被再初始化成L。最后，返回AFF测试回路。
在该方法中，需要注意系统为了根据继续剩余的有用块长值r，只在频率变更后有必要检索有用块的开始。当在r小于读出窗口宽度R期间，没有检测出有用块转移的情况下，必须进行跳频。
权利要求
1.一种以一系列数据块形态发送数据的方法，各数据块为了用载频发送而实施频率转换，其特征在于装填数据序列被插入要求以第1载频发送的第1数据块和要求以第2载频发送的第2数据块之间，上述频率转换在上述频率转换对上述装填数据工作的情况下，从向上述第1载频的转换转移到向上述第2载频的转换。
2.根据权利要求1记载的方法，其特征在于上述装填数据以装填数据块的形态插入上述第1数据块和上述第2数据块之间。
3.根据权利要求1记载的方法，其特征在于上述装填数据作为接尾部与上述第1数据块连接。
4.根据权利要求1记载的方法，其特征在于上述装填数据作为接头部与上述第2数据块连接。
5.根据权利要求1至4中任一项记载的方法，其特征在于具备在FIFO型的缓冲器(110)写入的第1处理，和从该缓冲器读出的第2处理，上述第1及第2处理非同步地工作。
6.根据权利要求5记载的方法，其特征在于上述第1处理，在由标记(AEF)表示上述缓冲器几乎清空时写入数据块，接着，变更其标记值，重新开始。
7.根据权利要求6记载的方法，其特征在于上述第2处理，从上述缓冲器中读出数据项，当该缓冲器几乎清空的情况下，取消上述标记后再开始。
8.根据权利要求2或6记载的方法，其特征在于在后续的数据块应以与当前的载频不同的载频发送的情况下，装填数据块写入上述缓冲器。
9.根据权利要求3或6记载的方法，其特征在于装填接尾部，连接于应以与当前的载频不同的载频发送的第1数据块之前的块，这样所连接的上述数据块被写入上述缓冲器。
10.根据权利要求4或6记载的方法，其特征在于在数据块应以与当前的载频不同的载频发送的情况下，装填接头部与数据块连接。
11.一种适合于以一系列数据块的形态发送数据的发送装置，其特征在于具备实施权利要求1至10的任一项记载的方法的设备。
12.根据权利要求11记载的发送装置，其特征在于具备FIFO型缓冲器(110)，适合于接收应发送的数据块；频率转换器(170)，适合于把从该缓冲器读出的数据转置至载频；频率合成器(150)，把上述载频的时钟供给上述转换器(170)；插入装填数据的设备(120)；控制装置(100)，适合于指令上述插入设备在应发送的2个数据块之间插入上述装填数据，同时指令在上述频率合成器进行上述载频变更。
13.一种接收数据的方法，其各数据块以由频率转换转换成基带的载频发送的一系列块的形态，借助采用跳频的发送装置来发送，其特征在于称为以第1载频发送的有用数据的第1数据块由装填数据序列与以第2载频发送的第2有用数据块分隔，上述频率转换在该频率转换相对上述装填数据动作的情况下，从采用第1载频的转换移至采用第2载频的转换。
14.根据权利要求13记载的方法，其特征在于检测出有用数据和装填数据之间的转移，上述频率转换在检测出该转移时，从使用上述第1载频的转换移至使用上述第2载频的转换。
15.根据权利要求14记载的方法，其特征在于具备在FIFO型缓冲器写入的第1处理和从该缓冲器读出的第2处理，上述第1处理及第2处理不同步工作。
16.根据权利要求15记载的方法，其特征在于上述第1处理，在上述缓冲器几乎满负荷的情况下，取消标记(AFF)后重新开始。
17.根据权利要求16记载的方法，其特征在于上述第2处理，在由上述标记表示上述缓冲器为几乎满负荷的情况下，读出数据块，在变更上述标记值后重新开始。
18.根据权利要求14至17中任一项记载的方法，其特征在于上述第2处理，检测出在有用数据和装填数据之间的转移，在每次继续读出时，更新剩余应读出的当前有用数据块长度后，决定第2有用数据块的开始。
19.一种接收装置，适合于接收在各处插入了或未插入装填数据序列的、由采用跳频的发送装置以有用数据块的形态发送的数据，其特征在于具备实施权利要求13至18之一记载的方法的设备。
20.根据权利要求19记载的接收装置，其特征在于具备适合于接收上述数据的上述FIFO型缓冲器(210)；频率转换器(270)，适合于在以工作频率工作的同时，把从上述缓冲器中读出的上述数据转换成基带信号；频率合成器(250)，把以上述工作频率的信号供给该频率转换器；适合于检测在有用数据和装填数据之间的转移的设备(220)；控制装置(200)，适合于在检测出相关转移的情况下，为了进行上述工作频率的变更，对上述频率合成器发出指令。
全文摘要
本发明涉及采用跳频,以单一频率发送有用数据块的方法及装置。通过在有用数据之间插入装填序列,保证有用数据块之外的频率转移及稳定性。同样,在接收时,当观察有用数据和装填数据之间转移时,变更把接收数据转换成基带信号的频率转换器的频率,在装填数据存在于上述转换器期间发生跳频。
文档编号H04B1/713GK1380755SQ0212063
公开日2002年11月20日 申请日期2002年4月10日 优先权日2001年4月10日
发明者L·拉姆鲍德 申请人:三菱电机株式会社