专利名称：天线信号切换的装置及其方法
技术领域：
本发明是关于一种天线信号切换装置及方法，尤指一种利用突波侦测技术的天线信号切换装置及方法，明显缩短判断信号是否衰减的反应时间，大量降低设计制造成本，适用于各式无线通讯设备。
背景技术：
在无线通讯领域中，最重要的就是将信号、信息或信号数字化后从一地传送、由另一地接收，请参图1，一信号传输系统90中包含的主要三个子系统为发射机(transmitter)91、波道(channel)92和接收机(receiver)93。发射机91主要作用是将输入信息作形式转换，例如模拟转成数字、声音转换成电压信号，再将信息耦合至波道92，尤其是将输入的信号载波调制(modulate)，调制是将信息信号有系统的改变载波的属性，如振幅、相位或频率，另外发射器91尚有滤波、放大和将调制信号耦合至波道的基本功能。波道92是为发射机91至接收机92之间信号经过的路径，最常见的是无线电台的发射天线至收音机接收天线之间的波道。接收机93的作用是自波道92接收的信号中取出所要的信息，并且转换成适合输出的形式，以符合系统使用者想要的形式，因此其主要功能为解调(demodulate)接收的信号。
信号经波道92传输都会产生恶化(degradation)，恶化的原因包括噪声、其它信号影响、干扰或信号位准的衰减(fading)，通讯系统中的噪声依来源可分为两大类来自系统内部元件如电阻、电子管所产生的内部噪声及来自系统外部的信号源的外部噪声，例如大气、人造信号源和外层空间信号源，而多路径(multi-path)传输亦是产生通讯系统的干扰源之一，只要环境中存在会反射的物体，就会造成多路径问题，例如建筑物、金属物、飞机或船舶的反射或传输介质的多层折射，进而使信号产生衰减，欲解决多路径的问题，天线分集(antenna diversity)是个很好的解决方法。
天线分集的实施方法之一为将两支位于不同位置的天线连接到一切换器，由切换器自动切换选择接收信号较强的一边并连接到接收模组，经过解调后将信号输出至一判断器，经快速处理判定是否切换到另一边的天线，使天线信号永远保持信号较强的一边，而消除接收信号因多路径所产生的断讯或信号不稳的问题。习知技术中，为了侦测信号是否衰减，通常以判断同步区或CRC区是否完整来决定是否发生衰减，进而进行天线切换，其中一种实施方式是以IEEE WLAN 802.11b的信号结构为依据，如图2所示，一讯框(frame)结构包括有一PLCP前置区(PLCPPreamble)、一PLCP标题区(PLCP Header)及一包含信号的信号区(PSDU)，该PLCP前置区包含有128bits的同步区(synchronization field，SYNC)及16bits的SDF段，该PLCP标题区包含各16bits的Signal区、Service区、Length区及CRC区(CRC field)，由此可知，系统必须将同步区或CRC区解读完才能判断，此将花费较长时间来做决定，而且当同步区或CRC区解读完再做天线切换，讯框早已遗失，显然地，习知技术对于fading发生的反应时间(response time)不够快。
发明内容
有鉴于此，本案的发明人提供一种突波侦测技术应用于天线分集的信号衰减侦测，可显著抵抗衰减效应及加快反应速度，以改善上述的缺点。
本发明的主要目的是在提供一种天线信号切换的装置，借一突波计时器侦测突波的存在时切换信号来源的天线，以使信号保持于良好状况，抵抗衰减效应。
本发明的另一目的是在提供一种天线信号切换的方法，用以侦测接收信号中是否有突波的存在，若存在则切换信号自另一天线以抵抗衰减效应，并降低反应时间。
为了达到上述的发明目的，本发明的天线信号切换装置包括一第一天线及一第二天线以供信号的接收；一天线切换电路，其连接该第一及第二天线，并借一选择信号切换使两天线其中的一天线接收的信号进入该天线切换电路；一信号接收模组，以接收来自天线切换电路的信号并输出之；一突波侦测模组，其接收来自信号接收模组的信号后，侦测是否有突波的存在，若存在，则将该选择信号(antenna selection，ANTSEL)反向(inverse)并传送至该天线切换电路以控制信号由两天线另一天线输入。
该突波侦测模组包含有一边缘侦测模组以供侦测边缘、一具有计时功能的突波计时器以及一信号反向模组，当边缘侦测模组侦测到信号发生边缘时，该突波计时器将被激活并重新计时，当突波计时器的量测发现突波，亦即量测信号周期小于信号周期的一比例时，则判定为突波，则该信号反向模组将选择信号反向并传送至天线切换电路。
本发明的天线信号切换的方法包含a.将两天线连接至一天线切换电路，并使其中一天线接收的信号经由此切换电路进入；b.分析该天线信号，判断该信号是否为突波；c.当判断为突波时，使该天线切换电路切换连接另一天线，以接收另一天线的信号。
图1是信号传输系统的示意图。
图2是WLAN 802.11b的讯框结构示意图。
图3是本发明实施例的天线信号切换装置的示意图。
图4是本发明实施例的突波侦测模组的示意图。
图5A是一已处理信号的波形示意图。
图5B是一具有突波信号的波形示意图。
图5C是本发明的选择信号于突波发生时反向的示意图。
图6A是本发明的第一天线接收信号的示意图。
图6B是本发明的第二天线接收信号的示意图。
图6C是一传送资料的波形图。
图7是本发明实施例的天线信号切换的方法的示意图。
符号说明10天线信号切换的装置20第一天线30第二天线40天线切换电路50信号接收模组60突波侦测模组61边缘侦测模组62突波计时器63信号反向模组70选择信号80天线信号切换的方法90信号传输系统91发射机
92波道93接收机具体实施方式
请参阅图3至图6，本发明实施例的天线信号切换的装置10，其包含一第一天线20及一第二天线30可供信号接收；一天线切换电路40，其连接该第一及第二天线20，30，并借一大小仅为一位元的选择信号(ANTSEL)70切换使两天线20，30其中的一天线接收的信号进入该天线切换电路40，在本发明的实施例中，当选择信号70为“1”时，信号由第一天线20输入，当选择信号70为“0”时，信号则由第二天线30输入。当两天线20，30其中的一天线接收到原始信号(raw data)，尤其为射频(radio frequency，RF)信号，经天线切换电路40传送至一信号接收模组50，该信号接收模组50将原始信号加以解调后，输出已处理信号至一突波侦测模组60，该突波侦测模组60接收该已处理信号后，将进行侦测是否有突波(glitch)的存在；若侦测到突波的存在，则将该选择信号70反向(inverse)并传送至该天线切换电路40以控制信号由另一天线输入，亦即原本控制天线切换电路40的选择信号70为“1”时，信号由第一天线20输入，经反向后该选择信号70变为“0”，信号改由第二天线30输入，借此切换信号的输入信道，使信号保持一正常且完整的状态，提高通讯品质，由于该选择信号70，信号判断时间短，因此侦测衰减的反应速度迅速。
侦测突波是否存在是借由该突波侦测模组60所执行，该突波侦测模组60包含有一边缘侦测模组61可供侦测信号的边缘(edge)、一具有计时功能的突波计时器62以及一信号反向模组63。由于已处理信号包含上升边缘(rising edge)与下降边缘(falling edge)，当已处理信号输入边缘侦测模组61后，将进行信号侦测，若侦测到信号发生边缘时，则该突波计时器62将被激活并重新计时(reset)，亦即突波计时器62于每一信号边缘开始计算一信号周期(duration)的时间，当突波计时器62的计算时间超过二分之一信号周期时间，则该计算即结束，当突波计时器62的量测发现突波，也就是说，当突波计时器62量测得的信号周期小于信号周期的一比例时，则判定为突波，该信号反向模组63会将该选择信号70反向，并传送至天线切换电路40以切换信号输入的路径，于本发明的实施例中，是将量测信号周期小于二分之一信号周期时定义为突波。
接着试着以图5A至图5C说明突波的存在与侦测，一已处理信号的波形如图5A所示，当信号速率为1Mbps时，信号周期为1μs，此一周期时间的计算是由突波计时器62所完成，突波计时器62将于上升边缘或下降边缘发生时开始计时，于下降边缘或上升边缘发生时结束，并且重新计时一新的信号周期，因此当突波计时器62于第5B及5C图的时间点a量测的信号周期小于500ns时，即判定为发生突波，此时信号反向模组63将该选择信号70反向并传送至天线切换电路40，由该电路40切换接收信号的天线，而于图5B及图5C的时间点b量测的另一信号周期在500ns内时，即再次判定为突波，此时信号反向模组63将选择信号70反向并至天线切换电路40，以此类推，若信号速率为2Mbps时，信号周期为500ns，当量测的信号周期小于250ns即判定为突波的存在。
请参图6A至图6C，此将以天线的切换来说明本发明，一资料被发射传送出来，而接收端是以第一天线20接收该资料，当信号接收至波形I时，该量测得到的信号周期小于资料信号周期的一半，此即判断为突波，则借由仅1bit的选择信号70立即性地将接收端切换至第二天线30，借此维持接收数据的完整，之后即使第一天线20接收信号中掺杂突波I，II，III，亦不影响接收端接收资料的完整。
请参图7，本发明实施例的一种天线信号切换的方法80包含
a.将两天线连接至一天线切换电路40，并使其中一天线接收的信号经由此切换电路40进入；b.分析该天线信号，判断该信号是否为突波；c.当判断为突波时，使该天线切换电路40切换连接另一天线，以接收另一天线的信号。
其中分析该天线信号时，侦测到信号发生边缘时，激活计时机制并重新计时，该计时机制可由任何具有时间运算功能的装置所构成，如突波计时器62，当计时机制量测的信号周期小于信号周期的一比例时，则判定为突波，本发明的实施例中，该比例为二分之一。
该天线切换电路40是借一选择信号70切换，使两天线其中的一天线接收的信号进入，该当侦测到突波后，将该选择信号70反向并传送至天线切换电路40，以切换信号由另一天线接收输入。该选择信号70大小为1位元，当选择信号70为“1”时，信号由两天线其中的一输入，例如第一天线20，当选择信号70为“0”时，信号由两天线的另一天线输入，例如第二天线30，经由上述天线信号切换的方法80可使信号品质提高，且对于衰减的反应时间短，有效抵抗衰减效应。
因此，本发明具有以下的优点1.本发明的天线信号切换的装置及其方法利用突波侦测的技术，可对多路径造成的衰减迅速反应，及时切换信号输入的天线，有效抵抗衰减效应，将多路径造成的问题减到最小。
2.与习知技术中，判断同步区是否完整需分析128bits的时间，判断CRC区是否完整需分析16bits的时间，相对而言，本发明的天线信号切换的装置及其方法仅需计算二分之一信号周期的时间即可辨别是否有突波，并立即性地送出大小仅为1位元的选择信号，使接收信号的天线切换，大大减少传统技术侦测衰减所需时间，增加反应速度。
3.利用突波侦测的技术来决定天线的选择，不仅实现容易且设计成本低，适合产业利用及大量生产，极具生产价值。
综上所述，本发明确实可达到预期的目的，提供一种可迅速反应、抵抗多路径造成的衰减的天线信号切换的装置及方法。
权利要求
1.一种天线信号切换的装置，其特征在于所述天线信号切换的装置包含一第一天线以供信号的接收；一第二天线以供信号的接收；一天线切换电路，其连接该第一及第二天线，并借一选择信号切换使两天线其中的一天线接收的信号进入该天线切换电路；一信号接收模组，以接收来自天线切换电路的信号并输出之；一突波侦测模组，其接收来自信号接收模组的信号后，侦测是否有突波的存在，若存在，则将该选择信号反向并传送至该天线切换电路以控制信号由两天线的另一天线输入。
2.根据权利要求1所述的天线信号切换的装置，其特征在于该突波侦测模组包含有一边缘侦测模组以供侦测边缘、一具有计时功能的突波计时器以及一信号反向模组，当边缘侦测模组侦测到信号发生边缘时，该突波计时器将被激活并重新计时，当突波计时器的量测发现突波，则该信号反向模组将选择信号反向并传送至天线切换电路。
3.根据权利要求2所述的天线信号切换的装置，其特征在于当突波计时器量测信号周期小于信号周期的一比例时，则判定为突波，而选择信号将被反向。
4.根据权利要求3所述的天线信号切换的装置，其特征在于当突波计时器的量测信号周期小于二分之一信号周期时，则判定为突波。
5.根据权利要求1所述的天线信号切换的装置，其特征在于该选择信号为一位元，当选择信号为“1”时，信号由第一天线输入，当选择信号为“0”时，信号由第二天线输入。
6.一种天线信号切换的方法，其方法包含a.将两天线连接至一天线切换电路，并使其中一天线接收的信号经由此切换电路进入；b.分析该天线信号，判断该信号是否为突波；c.当判断为突波时，使该天线切换电路切换连接另一天线，以接收另一天线的信号。
7.根据权利要求6所述的天线信号切换的方法，其中分析该天线信号时，侦测到信号发生边缘时，激活计时机制并重新计时，当计时机制量测的信号周期小于信号周期的一比例时，则判定为突波。
8.根据权利要求7所述的天线信号切换的方法，其中当计时机制的量测信号周期小于二分之一信号周期时，则判定为突波。
9.根据权利要求6所述的天线信号切换的方法，其中该天线切换电路是借一选择信号切换，使两天线其中的一天线接收的信号进入，当侦测到突波后，将该选择信号反向并传送至该天线切换电路，以切换信号由另一天线接收输入。
10.根据权利要求9所述的天线信号切换的方法，其中该选择信号大小为一位元，当选择信号为“1”时，信号由两天线其中一天线输入，当选择信号为“0”时，信号由另一天线输入。
全文摘要
本发明是一种天线信号切换的装置及其方法，其装置包含一第一天线及一第二天线以供信号的接收；一连接两天线的天线切换电路，并借一选择信号切换，使其中的一天线接收的信号进入该天线切换电路；一信号接收模组用以接收来自天线切换电路的信号以及一突波侦测模组，用以侦测突波存在时切换信息接收的天线。其方法包含将两天线连接至一天线切换电路，并使其中一天线接收的信号进入；分析该天线信号，判断该信号周期是否为突波；若存在突波，使该天线切换电路切换连接另一天线以接收信号，该装置及方法适用于各式无线通讯设备。
文档编号H04B7/08GK1741413SQ200410057138
公开日2006年3月1日 申请日期2004年8月24日 优先权日2004年8月24日
发明者吕智勇 申请人:加尔发半导体股份有限公司