专利名称：通过将过零点映射到参数值序列来解调调频接收信号的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种方法和装置，用以解调制一模拟接收信号，该信号经由无线传输且以一数据符号序列在该发射器末端调频。
与本发明相关的方法和装置最好是无线数字通信系统的元素，该系统可基于蓝牙标准、DECT标准、WDCT标准或是一类似标准。
背景技术：
在此类型的通信系统中，系使用传统的信号处理方式在接收器末端解调制该调频接收信号，并检测该信号。一种常用的方法是根据「限制器/鉴别器FM解调制器」，在一般复合带通信号之严格限制后，举例来说，便藉由一模拟符合解调制器及对应的信号检测解调制该调频信号。
接收器系设计在其中使用一模拟/数字转换器以将中间频率信号转换成为数字域，且使用以检测信号的数字信号处理方法亦是公知的。举例来说，此类方法在文件DE 101 03 497.3中有描述，尽管此类方法能用以达到高品质信号检测，其还是具有一复合模拟/数字转换器的缺点。
文件DE 102 14 581.4为一现有技术，其符合德国专利法第3(2)条，描述了解调制在一无线通信系统中一模拟接收信号(其系已数字调频)的方法，其中在接收信号或在由该接收信号所产生的中间频率信号中，决定过零点(zero crossing)间的时间间隔，并将其用以检测该数字信号数据。在CPFSK(连续相位频率位移键控)调制信号的该数据符号{dk}系藉由将数据符号序列分成包含复数个过零点的子段，且其长度可包含复数个符号间隙。过零点间隙的序列可以数字形式储存于一位移缓存器链中，且可在一分级装置中与先前储存的间隙序列比较。一种都市区块量度(city block metric)便被提出用以测量该测量序列及该储存系列间的距离，与该测量序列相距最短距离的先前储存的型样序列，便会作为传输的型样，对应此所选型样的数据序列便会构成该检测数据序列，且因此成为该检测问题的解决方法。
在文件DE 102 37 867.3中所描述的解调制方法中，其同样地成为符合德国专利法第3(2)条的现有技术，在该接收信号中一系列过零点间隙(其已经决定)系作为藉由从可能数据符号序列中选择以重建该数据符号序列的基础，关于该数据符号序列，其介于过零点序列及在该接收器末端计算的序列间的欧式距离是最小的。在重建期间，系使用一种维特比(Viterbi)算法，其已经藉由一反应部件(反应维特比算法)适当地扩展，在此例子中，当计算该分支量度(branch metric)时，便会考虑过零点的不同数量，因此可评估整个接收序列(而非只是子序列)。此方法的缺点在于，当计算该分支量度时，必须产生关于该传输数据的固有假设，此会导致在该分支量度中一添加错误成分。
除此之外，先前所描述的两个解调制方法皆具有固有问题，其在一符号间隙变动中过零点的数量，其系基于该数据、一些已经系统参数以及未知干扰影响。然而，传统的数字接收器设计总是假定每一符号间隙具有一固定数量的样本。
文件US 5,469,112描述一种解调制方法，其中该接收信号分成一同相分量及一正交分量，且该接收信号与来自一本地振荡器的输出信号混合，该输出信号在一相位位移90°后便供应给两分量其中之一，在通过一低通滤波器及一限制器之后，两信号便供应给一过零点检测器，包含一两方位计数器之一相位角度评估器决定在过零点之I和Q信号中相位改变的方向，且使用该结果来检测该信号符号序列，然而该相位角度评估器及计数器整合的实施是个相对较复杂的解决方法。
发明内容
本发明的目的在于描述一种方法和装置，用以解调制一接收信号(其系已经数字调频)，该方法亦可用以达到高效能的同时还具备低执行复杂度。
本发明的达成乃藉由权利要求1之特征，其描述一种解调制方法，附属项描述具优点的实施样态和细节，且亦有描述用以执行此方法的装置。
因此，本发明是关于一种用以解调制一模拟接收信号的方法，该信号已经在该发射器末端以一数据符号序列调频，首先会检测在该接收信号中，或是由该接收信号所产生之中间频率信号中的过零点。如同一开始所解释的，本发明的基础概念是映射在非等距时间间隔的过零点序列到一序列参数值，其在等距时间间隔且每一符号间隙的数量为一常数，此序列参数值接着用以重建该传输数据符号序列，其使用一传统的检测算法。
根据本发明的解调制方法因此具有如下步骤(a)检测在该接收信号中的过零点；(b)产生一序列参数值，其系在等距时间间隔，每一符号间隙数量为常数，且其是藉由使用该过零点而以数学映射，尤其是非线性映射产生；(c)使用一检测算法，由该序列重建该数据符号序列。
观察到且在一符号间隙[kTb，(k+1)Tb]内的过零点系因此映射至一固定量的样本或是参数值zi，其接着形成一序列{zi}且随后可提供给一传统的检测算法，举例来说一维特比序列检测算法。此种数学映射，尤其是非线性映射因此允许使用一种价钱低廉且简单的中间频率接收器，其具有一限制输出，以与强力的数字接收器设计组合。
选择数学非线性映射会直接影响整个检测算法的品质和复杂度，一个大数量的每一符号间隙之固定样本或是参数值允许序列{zi}以更精确的方式描述过零点序列{ti}，这接着会与较低的数据损失有关，且该频道容量也可减少到一个较少的范围。映射的选择及因此每一符号间隙的参数量使得实质上任意改编可达到该接收器必要的品质或是接收器的复杂度。另一个优点是在该序列{zi}中元素(因此方法所产生)间的依赖程度可在检测期间考虑进去，因为在过零点序列{ti}中及在过零点序列{t2i}和{t2i-1}(I和Q成分)中的元素总是具有符号内干扰形式(因此表示连续元素互相关联)，在该序列{zi}上的依赖效应会被考虑进去，且因此可具优势地用于接续的检测步骤(举例来说维特比序列检测)，在此例子中，介于序列元素Zi之间的依赖(尤其是关联)能分析式或是经验式的决定。在任何例子中，举例来说，该依赖可事先计算且因此储存在一只读存储器中作为一参数集合，如果适当的话，举例来说，如果所有的参数尚未被完美地同步化，则为不同的同步参数值储存不同的集合，其系已经检测但尚未补偿。
在一符号间隙(或是一符号间隙的一部分)期间的过零点间隙平均值，可用以作为一个非常简单将该过零点非线性映射至该参数序列{zi}的方法。在步骤(b)中，一序列{tφ}能因此先产生，其序列元素tφ系由两连续过零点的时间φi+1和φ-i间的的差距φi+1-φ-i所决定，序列{zi}的参数值接着藉由形成一个别数量序列元素的平均值所产生。
在本发明的一较佳实施方式中，该接收信号系分成同相(I)分量和正交(Q)分量，且每一分量依照步骤(a)检测该过零点并产生对应序列{t2i}和{t2i-1}。该过零点序列{t2i}和{t2i-1}接着较佳地交替地组合以形成一序列{t’i}，且最后该参数序列{zi}会由该组合序列{t’i}所产生。
在此例子中，如果形成在一符号间隙期间的该过零点间隙的平均值，则结果将会如下 其中在间隙[kTb，(k+1)Tb]中的过零点间隙t’φ以及索引i系为索引k和每一符号间隙N之参数量的函数(举例来说，当N＝1时i＝k)。
另一个可以一简单方法计算的参数便是每一符号间隙之过零点的数量，下列方程式适用于此zi＝#{t’φ|I(k)＜φ I(k+1)} (2)其中i同样地为k和N的函数。
一个更复杂的选择便是额外的把符号间隙列入考量，除此之外，举例来说，亦可使用每一间隙的梯度。不管一或多个参数是否由每一符号间隙中撷取出来，参数间的关联必须预先决定，以便他们可接着用于接下来的检测阶段(举例来说维特比序列检测器)。
参数的选择以及因此非线性的映射运作便端视允许的复杂度以及所需的品质。
本发明的较佳实施方式将参照图式于下文中做更详细的解释，其中图1所示为过零点检测器的运作方法；图2所示为一传输系统之模型，其包含一接收装置用以执行根据本发明的方法；以及图3所示为一传输数据符号序列、一作为结果的过零点序列、以及将这些映射至一参数序列的较佳实施方式。
具体实施例方式
图1展示了一过零点检测器1如何用以转换一模拟接收信号成为一方波(square-wave)信号，举例来说，该模拟信号系位于中间频率范围，其过零点系被评估。其自身之过零点，举例来说每一符号间隙(或该符号间隙的一部分)的其数量，或是在该方波信号中过零点间的时间间隔Di，其系在一符号间隙期间平均，可根据本发明用于信号检测。
图2所示为一调频传输系统的模型，其接收装置是本发明的一部分。在该发射器末端，将被传输的数据符号序列{dk}系提供给一调制器2，正交调制系于该调制器2中实施，且产生一I信号SR(t)和一Q信号SI(t)，两信号皆提供给一无线射频部分3，其中一无线射频载波振荡系调制成两个带宽信号，且该信号组合以形成一单一信号x(t)并发射出去，举例来说，该带宽信号可在该无线射频部分3做CPFSK调制。该信号x(t)系接着经由一传输频道4传输，其中噪声成分n(t)系加至该传输信号x(t)。
在该接收末端，该接收信号r(t)系提供给一接收无线射频部分5，其中正交解调制系同时执行。正交解调制将该信号分成I分量和Q分量，并分别将其与一中间频率换合，该频率系对该Q分量做相对于该I分量90°的相位位移。以此方法产生之该信号XR(t)和XI(t)系提供给一限制器/鉴别器10，该限制器/鉴别器10系为该过零点检测器1之一实施方式，且因此在其两输出提供对应的过零点序列{t2i}和{t2i-1}，亦即在两信号中对应的过零点时间。这些过零点序列系提供给一数学处理单元6，其数学式的非线性映射该组合过零点序列至一参数序列{zi}。在此例子中，在该处理单元6中，该组合过零点序列首先可用以形成过零点间隙，亦即连续过零点时间之间的差距，且以此方法形成的差距序列可被映射至该参数序列。该参数序列{zi}该参数值最后会提供给一维特比序列检测器7，其中使用传统的维特比序列检测，以便决定的数据符号序列。
图3所示为映射一数据符号序列至一过零点序列及一参数序列的运作实施方式。在此实施方式中，在接收末端，一传输数据符号序列{dk}系用以产生一过零点序列{t’φ}，其系由在I和Q信号中该过零点序列所组合。在本例子中，会形成过零点时间之间的差距，且不仅是形成该差距的平均值，还决定过零点的数量，且两个参数系映射至该参数序列{zi}。每一符号间隙具有N＝2参数值之该参数序列{zi}因此藉由该过零点序列{t’φ}，透过平均值的形成以及数量的决定所获得。在本例中，方程式(1)中i＝2k，且方程式(2)中i＝2k+1。
两参数藉由交替使用两方程式映射至该参数序列{zi}，为了精确地在每一符号间隙期间使用每一方程式一次，每一符号间隙之第一个zi因此藉由方程式(1)定义，而在同一个符号间隙之第二个zi系由方程式(2)定义。
权利要求
1.一种解调制一模拟接收信号的方法，该信号已经以一数据符号序列{dk}在该发射器末端调频，其步骤系包含(a)检测在该接收信号中的过零点；(b)产生一序列{zi}参数值zi，其系在等距时间间隔，每一符号间隙的数量为常数，且其是藉由使用该过零点而以数学映射，尤其是非线性映射产生；以及(c)使用一检测算法，由该序列{zi}重建该数据符号序列。
2.如权利要求1所述之方法，其特征在于该检测算法包含维特比检测。
3.如权利要求1或2所述之方法，其特征在于该步骤(b)更包含如下步骤(b.1)产生一序列{t’φ}，其中一序列元素tφ由两连续过零点的时间φi+1和φ-i之间的的差距φi+1-φ-i所决定；以及(b.2)藉由形成一个别数量的序列元素的平均值，产生该序列{zi}的参数值。
4.如权利要求1或2所述之方法，其特征在于在该步骤(b)中，数学映射由每一符号间隙过零点数量或一符号间隙之一部分所决定。
5.如前述权利要求其一所述之方法，其特征在于该接收信号乃分成一同相(I)分量和一正交(Q)分量；依照步骤(a)检测该过零点，并在每一分量中产生对应序列{t2i}和{t2i-1}；该序列{t2i}和{t2i-1}交替地组合而形成一序列{t’φ}；以及该序列{zi}会由该组合序列产生。
6.如前述权利要求项其一所述之方法，其特征在于该调频接收信号系为一CPFSK信号。
7.一种执行如前述权利要求其一所述方法之装置，其包含一过零点检测器(1；10)，用以检测接收信号中的过零点；一数学处理单元(6)，用以使用该过零点而藉由数学映射，尤其是非线性映射产生该序列{zi}；以及一检测单元(7)，用以使用该序列{zi}之参数值zi检测该数据符号序列
8.如权利要求7所述之装置，其特征在于该检测单元(7)系为一维特比序列检测器(7)。
9.如权利要求7或8所述之装置，其特征在于该数学处理单元(6)乃设计用来决定介于连续过零点之间的时间差距，且用以形成一数量差距之平均值。
10.如权利要求7或8所述之装置，其特征在于该数学处理单元(6)乃设计用以决定该过零点之数量。
11.如权利要求7至10其一所述的装置，其特征在于其可用于执行正交解调制；以及该检测器(1；10)或是数学处理单元(6)能组合在该I和Q信号中的该过零点序列(其在该过零点检测器(1；10)中检测)，以形成一共享过零点序列。
12.如权利要求11所述之装置，其特征在于其包含一接收无线射频部分(5)，其中该I信号和Q信号可以一中间频率混合。
13.如权利要求7至12其一所述之装置，其特征在于该过零点检测器(1；10)为一限制器/鉴别器(10)。
全文摘要
一种过零点检测器(1；10)，其决定在该接收信号中或是一由该接收信号所产生的中间频率信号中的过零点。在调频信号的例子中，由于每一符号间隙的过零点数量并非常数，因此该过零点序列便藉由数学映射，尤其是非线性映射，而映射至一序列(z－
文档编号H04L27/233GK1736075SQ200380108477
公开日2006年2月15日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年1月8日
发明者A·纽鲍尔, J·尼伊德霍兹 申请人:因芬尼昂技术股份公司