信号传输系统的制作方法

专利名称：信号传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种操作用于将信号从发射机传输到接收机的系统 的方法。
而且，本发明涉及一种计算机可读介质。
此外，本发明涉及-一种程序单元。
此外，本发明涉及-一种发射机。
此外，本发明涉及-一种接收机。
最后，本发明涉及-一种信号传输系统。
背景技术：
数据传输在许多技术领域中非常重要，包括RFID("射频识别") 系统。在一个具有用于发送信号的多传输信道的数据传输系统中，存 在一些共模干扰问题。该术语描述一种信号扰动现象，这种现象在多 条信号线以相同方式受到干扰信号的干扰时出现。
WO2005/011139公开了一种用于减少数字用户回路噪声的电子 电路。为了减少在金属导体的非屏蔽双绞线上产生的通讯中的噪声， 用于二至四线混合电路的有源电子电路减少了共模信号，并且不依靠 电感元件。混合电路包括一个平衡网络，该平衡网络动态地改变其阻 抗，以实现与双线线路阻抗紧密地平衡。剩余的共模信号被消除。电 阻器连接到线路，并且该电路产生一个高阻抗和一个虚地，高阻抗用 于差模信号，虚地用于共模信号。
但是，由于干扰信号的影响，通常的数据传输系统因信号质量 不足而受到损害。

发明内容
本发明的一个目的是能够以足够的质量进行信号传输。为了实现以上定义的目的，提供一种操作用于在可能存在干扰 信号的环境中将信号从发射机传输到接收机的系统的方法，该方法包 括如下步骤对发射机进行静噪，调整接收机的接收机转移函数以使 接收机的输出信号最小，以及设置发射机的发射机转移函数使其成为 已调整的接收机转移函数的逆变换。
为了实现本发明的目的，此外，提供一种计算机可读介质(如
CD， DVD， USB棒，软磁盘或硬盘)，其中存储用于在可能存在干
扰信号的环境中将信号从发射机传输到接收机的计算机程序，当处理 器执行该计算机程序时，该计算机程序适用于控制或执行具有以上所 述特征的方法。
为了实现本发明的目的，此外，提供一种用于在可能存在干扰 信号的环境中将信号从发射机传输到接收机的程序单元，当处理器执 行该程序单元时，该程序单元适用于控制或执行具有以上所述特征的 方法。
为了实现本发明的目的，此外，提供一种用于在可能存在干扰 信号的环境中将信号从发射机传输到接收机的系统的发射机，该发射 机包括用于对发射机进行静噪的静噪单元，和一个用于将发射机的发 射机转移函数设为接收机转移函数的逆变换的设置单元。
为了实现本发明的目的，此外，提供一种用于在可能存在干扰 信号的环境中将信号从发射机传输到接收机的系统的接收机，该接收
机包括调整单元，其在发射机静噪状态下调整接收机的接收机转移 函数，以使接收机的输出信号最小；和传输单元，用于将已调整的接
收机转移函数传送到发射机，以使发射机将发射机的发射机转移函数 设置为已调整的接收机转移函数的逆变换。
为了实现本发明的目的，最后，提供一种信号传输系统，其包 括一个本发明的发射机，该发射机用于将信号传输到本发明的接收 机。
根据本发明，提供一种用于校准通信设备的系统，该系统中的 干扰信号(或扰动信号)得到了有效的抑制。根据这样的系统，使发 射机进入无声的非传输状态。这种状态下，以一种方法调整接收机的
6转移函数，以尽可能地减小接收机源自环境中干扰信号的输出信号。 接着，用这种方法调整发射机，使其转移函数基本上是接收机的转移 函数的逆变换。通过这样做，抑制了共模干扰，并且获得了具有改进 的共模抑制的数据传输。该系统允许即使当使用多传输路径时(例如，
在差分数据传输系统中)也能够有效抑制信号传输线路上的干扰信号 的影响。这在干扰信号以不等或不同方式耦合于不同传输路径的情况 下仍然保持。应该注意，传输信道可以是基于有线的(例如，通过电 缆，如以与USB通信类似的方式)，或基于根据相应的无线数据传
输协议的无线通信(例如，使用RFID系统的13.56MHz频率，使用 蓝牙系统，使用红外线通信，等)。此外，应该注意，用于抑制干扰 信号并根据本发明的实施例改进信号质量的信号处理和数据通信校 准可以通过计算机程序实现，或通过使用一个或更多的专用电子优化 电路实现，计算机程序通过软件实现，专用电子优化电路通过硬件或 通过软件单元与硬件单元混合的形式实现。
术语"转移函数"特指一种(数学过滤器)函数，描述信号操 作单元的输出信号与输入信号的比率，尤其是在时不变系统。转移函
数描述信号操作单元对要被信号操作单元处理的信号的影响。
术语"逆变换转移函数"特指以由逆变换转移函数来补偿原转
移函数影响的方式来修改转移函数。在标量转移函数的情况下，逆变
换等于与因子-1的积。
术语"干扰信号"特指任何影响有用信号的信号，其以不希望
的或非预期的方式通过传输信道传输。
此后解释说明本发明方法的另一个示例性实施例，该实施例同
样适用于计算机可读介质、程序单元、发射机、接收机和信号传输系统。
如果该方法包括在调整接收机转移函数和设置发射机转移函数 之后的将信号从发射机传输到接收机的步骤，则是有利的。换句话说， 首先，执行校准相位，其中，调整接收机转移函数和发射机转移函数， 以有效抑制干扰信号对数据传输线路的影响。接着，以适当的数据传 输质量进行数据通信。
7如果该方法包括通过多信道(尤其是多线路)通信将信号从发 射机传输到接收机的步骤，则是更有利的。例如，信号通过双线或更 多路线传输，如以差分的方式传输。这种情况下，干扰信号以不同的 方式耦合于不同的通信路径。根据本发明的示例性实施例的干扰信号 的抑制方案即使在这么恶劣的环境下也允许适当的传输质量。
有利地，该方法包括通过调整接收机特征的增益和/或相位参数 来调整接收机转移函数的步骤。增益和相位是两个适当的(滤波器) 参数，可修改这两个参数来适当地抑制干扰信号的影响。
有利地，.该方法还包括通过调整接收机的多个级来调整接收机 转移函数的步骤。例如，接收机有两个输入级，且发射机有两个输出 级。然后，单独调整表示各级性能的转移函数，从而改进调整的精确 度。首先，发射机被静噪，且通过调整接收机的输入级(如增益和相 位)来确定接收机转移函数，以使输出信号最小。最后，发射机转移 函数被设置为逆变换的接收机转移函数，并且开始数据传输。通过釆 用这种措施，可以补偿传输线路上不同的干扰信号，从而尤其能通过 双线或更多线路改进数据传输。
有利地，该方法还包括如下步骤通过调整发射机的多个级， 设置发射机转移函数，使其成为接收机的多个级的各自转移函数的逆 变换。因此，发射机的每个状态与接收机的级相关，或反之亦然。通 过采取这种措施来实现发射机和接收机的多个级，可实现很好的传输 属性的调整。
有利地，该方法还包括以根据频率的方法调整接收机转移函数 的步骤。通过执行这样的根据频率的减法运算，可对扰动信道的转移
函数进行仿真，并可以以先进的方式补偿干扰信号。换句话说，可根 据频率执行在差分数据传输方案中信号的减法运算。本文中，频率是
指被传输的数据信号的频率。
此后将解释说明本发明的信号传输系统的另一个示例性实施 例，该实施例还适用于发明的方法、计算机可读介质、程序单元、接 收机和发射机。
如果信号传输系统包括用于将信号从发射机传输到接收机的信号传输信道，并且包括一个(单独的)转移函数传输信道，用于将己 调整的接收机转移函数从接收机传输到发射机，则是有利的。信号传 输信道是传输数据或信号的信道。转移函数传输信道是接收机向发射 机发送作为逆变换的转移函数调整的基础的已调整转移函数参数的 通信信道，例如通过一个反馈回路。然后，发射机调整其转移函数， 使其成为接收机转移函数的逆变换。
此外，如果发射机和接收机位于同一设备中，则是有利的，例 如收发机。RFID读取器是这样的实施例的一个例子，其中，最初发
送的射频信号和已通过当前的RFID标签调制或衰减的射频信号形成 要被传输的信号。这种情况下，设备中接收机和发射机之间的有线或 无线数据通信线路将已调整的转移函数参数从接收机传送到发射机。
根据另一个实施例，发射机和接收机是两个不同设备的组件。 这种情况下，一个单独的用于将转移函数从发射机传送到接收机的数 据通信信道可能是有利的或者是必要的。这样的系统可能包括通过几 种USB连接连接于计算机的外围设备。当信号从外围设备传输到计 算机，或从计算机传输到外围设备时，通信对象中的一个用作发射机， 且另一个用作接收机。
信号传输系统例子包括RFID读取器、无接触芯片卡读取器、 USB数据传输系统，或电话信号传输系统。在读取器用于转发器的 情况下，信号传输系统可形成为读取(例如移动/无线)转发器的基 站的一部分。这样的读取器可以是与无线射频识别标签(RFID标签) 或与(例如无接触的)智能卡一起工作的基站。
RFID标签通常包括一个存储数据的半导体芯片(具有集成电 路)，和一个与所用工作频带(如13.56MHz)匹配的高频天线。除 RFID标签之外，RFID系统还包括读/写设备(如基站，也简称为"读 取器")和能使RFID标签与读/写设备(如环路天线，单极天线， 或双极天线)之间进行双向无线数据通信的系统天线。另外，输入/ 输出设备(例如计算机)用于控制读/写设备。已知RFID系统的不 同类型，即电池协助的RFID系统(电池供电，其中通常通过负载调 制(RF)或反向散射(微波)完成反向调制)，有源RFID系统(电
9池供电，其中主动执行反向调制)，和无源RFID系统(以通过读取 器发射的RF场供电，其中通过使用负载调制(RF)或反向散射(微 波)完成反向调制)。此外，被动激活的且其中电池经要求(例如为 了传输数据)而使用的半主动(半被动)系统是可利用的。
智能卡或芯片卡通常是指嵌入在信用卡大小的或甚至更小的卡 中的极小的安全保密处理器，如GSM卡。智能卡通常不包括电池， 但是通过卡读取器/写入器供电，即通过用于控制智能卡功能的读和/ 或写-设备供电，读和/或写设备通过从智能卡读数据或通过把数据写 到智能卡来控制智能卡的功能。智能卡设备通常用于金融领域、安全 访问和运输系统。智能卡通常包括高度安全的处理器，其功能用作如 卡保持数据的数据安全存储(例如姓名，账号，信用度)。只有将卡 插入或连接到读/写终端，才可以访问这些数据。
根据本发明的另一个示例性实施例，以上所描述的校准和数据 传输方案还用于抑制电压供电单元产生的电压的失真(如纹波)。通 过采取这些措施，可避免电压降或其它失真。尤其是，可得到电压平 滑的效果。当检测到信号失真时，为了调整信号，该系统可用于放大 器。在低通滤波器中，可通过对干扰信号执行根据频率的抑制来平滑 电压。
从此后所描述的实施例和与其相关的解释说明可明显得出以上 所定义的方面和本发明的其它方面。


此后将通过实例的方法更详细地描述本发明。但是不是对本发 明的限制。
图l和图2示出了根据本发明的示例性实施例的信号传输系统。
具体实施例方式
图示中的说明是说明性的。在不同的图示中，对类似或相同的 单元提供相同的参考符号。
图1示出了根据本发明的实施例的信号传输系统100。
10信号传输系统IOO包括发射机设备IOI,用于通过第一数据传输
信道102将第一信号SW专输给接收机设备104和通过第二数据传输 信道103将第二信号S2传输给接收机设备104。信号S,和S2可以是 不同信号。
向发射机101的输入端提供输入信号Sin。这个输入信号Sh在 发射机101中得到处理从而产生具有相反相位的差分信号对S,和S2。
在这个示例中，干扰源105在数据传输线路102和103传输期 间作用于信号S,和S2。干扰信号用S3表示。根据这个实施例，干扰 信号S3对第一信号Si的干扰通过转移函数A3来描述，与表示干扰 信号S3对第二信号S2的干扰的转移函数A4不同。
通常，认为A3与A4是相同的。但是，许多情况下，由于干扰 信号S3对信号Si和S2的影响不同，因此这只是粗略近似产生的不适 当的数据传输质量。
接收机'104接收后，再次处理已接收的信号，尤其是根据接收 机104的转移函数进行处理，并且输出信号S赠由接收机104输出。
根据本发明的实施例，通过此后将更详细地解释说明的相应方 法来抑制干扰信号S3对信号S！(由A3描述)和S2 (由A4描述)的 干扰。
根据本发明的方法，通过将发射机101首先引入无声或静噪状 态的方式来操作系统100。在这样的静噪状态下，基本上没有信号从 发射机101通过通信信道102和103发送。
在这种操作状态下，通过使接收机104的输出信号S。w为可接 受的小或者甚至是最小的方式来调整接收机104的接收机转移函数。 本领域技术人员已知相应的优化算法。例如，使增益和/或相位参数 增加或衰减，并监视系统响应。如果这种改变改进了质量并减小了输 出信号S。ut，则是可接受的，否则拒绝之。通过这样的迭代过程，可 得到最优的转移函数。即，当没有有用信号从发射机IOI传送到接收 机104时，S。ut在理想情况下应为"0"。
为了使干扰信号S3的影响最小，调整接收机104的转移函数。 通过反馈线路106，将已调整的接收机转移函数参数传送给发射机101。基于这些数据，将发射机101的发射机转移函数调整为接收机 104的接收机转移函数的逆变换。接着，开始数据传输。通过调整发
射机101和接收机104的转移函数，由于抑制了干扰源105的千扰，
因此改进或优化了信号传输质量。
鉴于这样的分析，发射机101包括静噪单元110，用于使发射机 101静噪，g卩，将发射机101引入一个无声并不发送信号的操作状态。 发射机101的设置单元120，用于将发射机101的发射机转移函数设 置为先前已调整的接收机104的接收机转移函数的逆变换，以使接收 机104的输出信号S。ut最小。
此外，鉴于这样的分析，接收机104包括调整单元130，用于在 发射机101静噪的状态下调整接收机104的接收机转移函数，以使接 收机104的输出信号S。ut最小。传输单元140，用于通过反馈回路106 将己调整的接收机转移函数传送给发射机101，使发射机101将其发 射机转移函数设置为已调整的接收机转移函数的逆变换。'
图l示出了发射机IOI，其被容纳在与接收机104不同的设备中。 作为对照，图2示出了 RFID系统200 (这是无线传输系统的一个特 例)，其中发射机206和接收机207被容纳在同一设备中，即RFID 读取器201中。
发射机206 (如通过发送线圈)发送信号202，接着通过RFID 标签203调制信号202，使接收机207可(如通过接收线圈)检测调 制信号204。
为了控制通过发射机206进行的信号发送和通过接收机207进 行的信号接收，提供控制单元(例如中央处理单元，CPU) 205。而 且，信号由CPU 205处理。此外，通过控制单元205，将用于抑制干 扰信号的已在接收机207中调整的转移函数从接收机207传送到发射 机206，以使发射机206的转移函数为接收机207的转移函数的逆变 换。
在下文中，将通过参考图1来解释说明根据本发明的示例性实 施例的调整转移函数的方案。详细地，所描述的方案完成了对称系统 的对称性的再调整，以抑制共模干扰。
12在传统的系统中，通过如下方法实现对称性。发射机206放大 输入信号Sin，产生两个具有相反相位的信号Si和S2，并且使其通过
两个传输信道102、 103传输。在接收机104，信号相减，且结果S。ut
应与输入信号Sin相同。
干扰源105将干扰信号S3耦合于两个传输信道102、 103。如果 信号A3Ss和A4S3幅度和相位都相等，则它们通过接收机104中的相 减相抵消。这些相干性可用拉普拉斯(Laplace)转移函数来表示。
发射机101的转移函数AT(S)
接收机104的转移函数AR(S)
将干扰信号S3耦合于第一传输信道102的转移函数A3 将干扰信号S3耦合于第二传输信道103的转移函数A4 耦合于两个传输信道102、 103的信号如下
S柳="25^(。Jy^) 得到的信号是
S。"((6') = (S柳+ J3S柳)J, - (S柳+ y44S柳)J柳)
在传统的系统中，认为干扰信号的耦合转移函数A3和A4是相 等的。这种情况下，共模干扰通过接收机104中的相减而消除。
事实上，接收机104中的相减没有使共模干扰抵消的原因是干 扰转移函数A3和A4并不相等。
为了根据本发明的实施例减小或最小化干扰，可使用如下方法。
接收机104使用两个输入级Aju(s)和AR2(S)，并且发射机101使 用两个输出级Atks)和AT2(s)。
第一步，发射机206转为静音。因此，只接收到干扰信号。这
样，调整两个输入级Aw(s)和Ar2(s)的増益和相位，使输出信号最小。 s) = A,爿3S柳-爿卿)爿4S柳=0 — ^(s)爿3 =爿卿)爿4 为了补偿接收机104的不同转移函数，第二步，使发射机转移函 数为接收机104的转移函数的逆变换，
13第三步，开始传输信号。通过不同的发射机转移函数和接收机转 移函数抑制共模干扰。
最后，应该注意，以上提到的实施例说明不限制本发明，并且在 不脱离附加的权利要求定义的本发明范围的情况下，本文中的那些技 术可用于设计许多替代实施例。在权利要求中，任何圆括号中的参考 符号不解释为限制权利要求。词语"包括"及其组合的使用不排除权 利要求之一或说明书整体之外的元件或步骤的存在。元件的单数引用 不排除这些元件的复数引用，且反之亦然。在设备权利要求中列举一 些装置，这些装置中的几个可能包括于软件或硬件的同一项。事实上， 在相互不同且相关的权利要求中列举某些设备不表示这些设备的组合 不能用于获利。
权利要求
1.一种操作用于将信号(S1，S2，202)从发射机(101，206)传输到接收机(104，207)的系统(100，200)的方法，该方法包括步骤-使发射机(101，206)静噪；-调整接收机(104，207)的接收机转移函数，以使接收机(104，207)的输出信号(Sout)最小；-设置发射机(101，206)的发射机转移函数，使其为已调整的接收机转移函数的逆变换。
2. 根据权利要求1所述的方法，包括通过多信道通信路径(102， 103)将信号(Sp S2)从发射机(101)传输到接收机(104)的步 骤。
3. 根据权利要求l所述的方法，包括通过调整增益值和/或相位 值来调整接收机转移函数的步骤。
4. 根据权利要求1所述的方法，包括通过调整接收机(104)的 多个级来调整接收机转移函数的步骤。
5. 根据权利要求4所述的方法，包括步骤通过调整发射机 (101)的多个级来设置发射机转移函数，使其为接收机(104)的多个级的各自转移函数的逆变换。
6. 根据权利要求1所述的方法，包括以根据频率的方式调整接 收机转移函数的步骤。
7. —种计算机可读介质，其中存储了操作用于将信号(Sp S2， 202)从发射机(101， 206)传输到接收机(104， 207)的系统(100，200)的计算机程序，当计算机程序由处理器执行时，该计算机程序 用于执行或控制根据权利要求1至6任意之一所述的方法。
8. —种操作用于将信号(Sp S2， 202)从发射机(101， 206) 传输到接收机(104， 207)的系统(100， 200)的程序单元，当该程 序单元由处理器执行时，用于执行或控制根据权利要求1至6任意之 一所述的方法。
9. 一种用于将信号(S!， S2， 202)从发射机(101， 206)传输 到接收机(104， 207)的系统(100， 200)的发射机(101， 206)， 发射机(101， 206)包括-静噪单元(110)，用于使发射机(101， 206)静噪； -设置单元(120)，用于将发射机(101, 206)的发射机转移函数设宣为接收机(104， 207)的经调整的接收机转移函数的逆变换，以使接收机(104， 207)的输出信号(S。ut)最小。
10. —种用于将信号(S!， S2， 202)从发射机(101， 206)传 输到接收机(104， 207)的系统(100， 200)的接收机(104, 207)， 接收机(104， 207)包括-调整单元(130)，用于在发射机(101， 206)静噪状态下调 整接收机(104， 207)的接收机转移函数，使接收机(104， 207)的 输出信号(S。ut)最小；-传输单元(140)，用于将已调整的接收机转移函数传送到发 射机(101， 206)，使发射机(101， 206)能将其发射机转移函数设 置为已调整接收机转移函数的逆变换。
11. 一种信号传输系统(100， 200)，包括根据权利要求9所述 的发射机(101， 206)，所述发射机用于将信号(Sp S2， 202)传 输到根据权利要求IO所述的接收机(104， 207)。
12.根据权利要求11所述的信号传输系统(100， 200)，包括 信号传输信道(102， 103)，用于将信号(Si， S2， 202)从发射机 (101， 206)传输到接收机(104， 207)，且包括转移函数传输信道 (106),用于将己调整的接收机转移函数从接收机(104， 207)传 送到发射机(101， 206)。
全文摘要
一种操作用于将信号(S₁，S₂，202)从发射机(101，206)传输到接收机(104，207)的系统(100，200)的方法，该方法包括步骤使发射机(101，206)静噪；调整接收机(104，207)的接收机转移函数，使接收机(104，207)的输出信号(S_out)最小；和设置发射机(101，206)的发射机转移函数，使其为已调整的接收机转移函数的逆变换。
文档编号H04B3/30GK101542927SQ200780043497
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月23日 优先权日2006年11月24日
发明者米夏埃尔·米歇丽施 申请人:Nxp股份有限公司