专利名称：一种通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法与装置，尤其涉及一种采用数字信号处理达到正确接收呼叫者信号的方法与装置。由于数字信号号处理器除可用以检测呼叫者信号外，在高级电话机等通信设备中，还可同时对其它信号进行检测，故该处理器可取代许多传统电路及元件，节省其在电路板上所占用的空间，令系统变得更加简洁，且便于维护。
现今所使用的各式电话机中，除了具备传统的语音通讯功能外，某些较新设计的电话机还具有数据通信的能力，这种数据通信功能中比较典型且较常用者为呼叫方身份/呼叫等候(简称CIDCW)的识别功能，该功能主要是通过电信公司的局线将呼叫方的电话号码、姓名及其他信息等资讯，传送到被呼叫方的电话机上，并通过被呼叫方电话机上的显示器(如液晶显示屏)显示出来，以便被呼叫方在接听电话前，即可通过被呼叫方电话机上的显示器，得知呼叫方的身份。故，这些新型的电话机中，均需要具备检测来话者的电话号码、姓名、来话时间等呼叫者信号的功能。
一般而言，该呼叫者信号的调制方式是采二进制移频键控法，即FSK调制法。该呼叫者信号的接收方法则可分成两种，其一为采用锁相环等电路，以中央处理器来完成，该方法的缺点为可靠性较差，所接收的呼叫者信号的正确率有限；另一种方法是采用FSK解调专用芯片(ASIC)，如MITEL公司的MT8843专用芯片，辅以中央处理器来完成，该方法的缺点为成本高，且增加了系统的复杂性。
本发明是一种采用数字信号处理器(DSP)实现接收呼叫者信号的方法及装置，主要是藉数字信号处理器中的两种自适应控剃技术，完成对该呼叫者信号中基带信号的修正工作；其一是利用自适应控制方式跟踪电话线上信号电平，以降低因高频及低频信号间的差异所导致的误差；另一是利用信号位同步的自适应判断，以准确分割呼叫者信号的各位，达到呼叫者信号的正确接收。
本发明的主要目的在于检测呼叫者信号时，采用数字信号处理技术以实现接收FSK信号的功能，以提供一种低成本、便捷且灵活的检测方法及装置。
本发明的另一目的在于针对该载波信号调节其功率时，采用自适应跟踪线上信号电平大小的智能运算法，以解决呼叫者信号传输中电平差异的情况，以有效实现对当前输入信号号的变化进行自适应跟踪的目的，解决现有装置中有限字长运算法与保证信号最大精度运算法间的矛盾。
本发明的又一目的在于利用双向调整法，对所接收数据的位流进行时域切片(Time Slicer)，以得到较精确的位同步，有效解决二进制频移键控(FSK)调制的呼叫者信号中，用以代表空号和传号的两个频率间，可能存在的频率偏差、功率不稳定或信号传输速率偏差(如每个位时间宽度不均匀)等问题。
图1是本发明的硬件结构示意图；图2是本发明的数据流程示意图；图3是本发明的处理流程示意图；图4是本发明的自动增益控制流程示意图；图5是本发明的当前位所对应的8个取样判断点的示意图；图6是本发明的时域切片控制流程示意图；美国Bellcore通信协议规定，在电话机通信设备中，呼叫者信号是以载波调制方式传输，某调制方式是二进制频移链控，即所谓的FSK，该FSK信号利用二不同频率的正弦波来表示二进制的0与1；对于BELL202的协议，其传号(MARK)的频率为1200Hz，空号(SPACE)的频率为2200Hz；对于V.23的协议，其传号的频率为1300Hz，空号的频号则为2100Hz。
本发明主要是因利用已知技术所获得的FSK信号的基带信号，其信号源本身并不精确，且易受外界干扰，如高频与低频的电平有差别、信号源所发送位的基带信号是粗略的、或不同的信号源发送的信号电平有差别等，故，本发明采用下列两种自适应控制技术，来完成对该基带信号的修正工作1、以自适应控制方式跟踪电话线上的信号电平，降低因高频及低频信号间的差异所导致的误差；2、以信号位同步的自适应判断程序，以下简称时域切片，准确分割呼叫者信号的各位。
参阅图1所示，本发明的硬体结构是由一模拟/数字转换电路(ADC)101、一数字信号处理器(DSP)102、一只读存储器103及一随机存储器104等单元所组成，其中该模拟/数字转换电路101是用以对电话线传来的信号105进行取样及量化，以将其由根据信号转换为数字信号序列106，并将该数字信号序列106传送至该数字信号处理器102，藉该处理器102依储存在该只读存储器103内的程序及判决门限，对输入其中的数字信号序列106，进行计算分析、时域切片及判断处理，其处理过程及结果所得的数据则存储在该随机存储器104中。该只读存储器103内所储存的判决门限是在对线上电平进行自适应跟踪时，对传号(MARK)及空号(SPACE)能量所作的平均值，据以判断当前点为高或低之一阀值。
该只读存储器103内所储存的程序，参阅图2所示，在结构可上分为三部分，各部分并依图3所示的流程，分别对电话线输入的信号进行下列处理(一)第一部分是由一带通滤波器201、一载波检测单元202及一自动增益控制单元203等所组成，用以负责处理由电话线输入的信号，使输入信号的频带、功率在适当的范围内；该输入信号是先经带通滤波器201处理，滤除其中低频直流分量及寄生的高频分量，并计算其能量，再通过该载波检测单元202判断电话线上是否具有载波，以决定是否进行后续的解调工作，若无载波，则处理程序结束，返回起始步骤；若有载波，自动增益控制单元203将调节该信号的功率，令其保持在处理器102可处理的范围内；(二)第二部分是由一相位延时单元204、一乘法器205及一带通滤波器206等所组成，主要用以负责解调出基带信号，其中经该自动增益控制单元203所产生的载波信号分成两路，一路经该相位延时单元204处理后，将与另一路保持90度的相位差，然后再经乘法器205将二路信号相乘，将其计算结果传送至带通滤波器206，并通过带通滤波器206取得其低频信号分量，若其输出为正，即表示1，输出结果为负，则表示0，如此，即可得到其基带信号。
(三)第三部分是由一开始数据判断单元207、一时域切片单元208及一解码器209等所组成，主要用以对该基带信号取样，负责解码出二进制数值序列，其中该开始数据判断单元207用以判断该带通滤波器206的输出数据是否开始，再依次由时域切片单元208做位同步工作，以驱动该解码单元209取样解码，判断输出二进制数值序列，并结束处理程序，返回第一部分的起始步骤。
本发明的自动增益控制单元203在对载波信号调节其功率时，采用自适应跟踪线上信号电平大小的智能运算法，以解决呼叫者信号传输中电平差异的情况，参阅图4所示，由于呼叫者信号在发送时，会先发送一段先导信号，本发明的自动增益控制单元203即根据这段先导信号依下列步骤进行自动增益控制(1)首先，计算载波信号的能量，然后将其与一能量参考值比较，若二者差距超过6dBm，则进入快速自适应跟踪模式，对该载波信号的功率进行调整；(2)若二者差距在3dBm至6dBm内，则进入慢速自适应跟踪模式，调整载波信号的功率；
(3)若二者差距小于3dBm，则无需进行自增益控制；(4)然后再重置该自动增益控制单元203，并结束控制动作。
如此，本发明即可有效达成对当前输入信号的变化进行自适应跟踪的目的，以解决现有装置中有限字长运算法与保证信号最大精度运算法间的矛盾。
由于，在所接收到的二进制频移键控调制的呼叫者信号中，用以代表空号和传号的两个频率间，可能存在频率偏差、功率不稳定或信号传输速率偏差(如每个位时间宽度不均匀)等问题，这些问题将带来判断上的困难，故在解调过程中，如何实现位同步始终是研究人员亟待克服的问题。本方法利用该时域切片单元208，以双向调整法对所接收数据的位流进行时域切片，以得到较精确的位同步，其方法分为两个方面(一)利用呼叫者信号中的起始位(Start Bit，即空号)及结束位(Stop Bit，即传号的特点)，在进行判断处理时，对于结束位仅做不充分的判断，即可提早结束，但对于下一个字符的判断，必须等起始位的取样值为零时，方能进行。如本发明以每秒9600次取样频率接收以每秒1200个位速率传输的呼叫者信号序列，呼叫者信号的每一个位即有8个取样点，此时，若呼叫者信号序列在传输一字符A时(ASCII码为0x41)，该字符加上一位的起始位及一位的结束位，则接收到如下所示的位流0 1 0 0 0 0 0 0 1 1起始位元……………………字符八………………………………结束位元该位流的最后一位1对应于8个取样点，一般情况下，必须对这8个取样点共同进行判断。本发明的时域切片单元208在进行判断处理时，对于结束位是进行不充分的判断，因此，若已收到前3个联样值均为1时，即可断定当前的字符已接收完毕，但，必须等到取样值为0时，始对下一个字符进行判断，如此，可有效避免偏差的积累及误码的发生。
(二)根据当前的判断结果，进行双向调整，在本发明中，每个位对应8个取样点，若当前位的取样结果为图5中(a)(b)所示，则放弃第一个取样点，而认为当前位是从第二个取样点开始后的8个取样点；若当前位对应的取样结果为图5中(c)或(d)所示，则放弃最后一个取样点，而认为当前位是前面的8个取样点。该时域切片单元208在进行时域切片控制时，参阅图6所示，是依下列步骤进行处理(1)首先，计算判决值之和，并判断是否为结束位；若是，再判断是否有4点为高，若有，则结束对结束位的判断；
(2)否则，判断是否为开始位；若是，再判断当前判决值是否大于判决门限值，若大于判决门限值，则结束对开始位的判断；(3)判断当前位是否结束；若是，继续以下步骤；否则，结束判断，返回对电话线输入的信号进行处理的起始步骤；(4)判断判决值之和是否大于当前位长度减2；若否，继续以下步骤；否则，判定该位为传号，并结束判断，返回对电话线输入的信号进行处理的起始步骤；(5)判断判决值之和是否大于当前位长度减3；若否，继续以下步骤；否则，进行双向调整，并结束判断，返回对电话线输的信号进行处理的起始步骤；(6)判定该位为空号，并结束判断，返回对电话线输入的信号进行处理的起始步骤。
以上所述，均为本发明的较佳实施例，但，本发明所要求的保护范围，并不限于此。凡熟悉本技术者，依据本发明所揭示的技术内容，可轻易得出的变化，均应不脱离本发明的保护范围。
权利要求
1.一种通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法，该方法利用一自适应控制方式跟踪电话线上的信号电平，以降低因高频及低频信号间的差异所导致的误差；再利用一信号位同步的自适应判断程序，以准确分割呼叫者信号的各位，完成对该呼叫者信号中基带信号的修正工作。
2.如权利要求1所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法，其特征在于，利用该自适应控制方式跟踪电话线上的信号电平时，是根据该呼叫者信号所先发送的一段先导传号，依下列步骤进行处理(1)首先，计算该载波信号的能量，然后将其与一能量参考值比较，若二者差距超过一预设上限值，则进入一快速自适应跟踪模式，并对该载波信号的功率进行调整；(2)若二者差距在一预设下限值及该上限值内，则进入一慢速自适应跟踪模式，并调整该载波信号的功率；(3)若二者差距小于该预设下限值，则无需进行自动增益控制；如此，即可有效实现对当前输入信号的变化进行自适应跟踪的目的。
3.如权利要求2所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法，其特征在于，该预设上限值为6dBm。
4.如权利要求2所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法，其特征在于，该预设下限值为3dBm。
5.如权利要求1所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法，其特征在于，该信号位同步的自适应判断程序利用呼叫者信号中的起始位及结束位，在直行判断处理时，对于结束位仅做不充分的判断，即可提早结束，而对于下一个字符的判断，必须等起始位的取样值为零时，始能进行，以有效避免偏差的积累及误码的发生。
6.如权利要求1所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法，其特征在于，该信号位同步的自适应判断程序是以一双向调整法对所接收数据的位流进行时域切片，以得到较精确的位同步。
7.如权利要求6所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法，其特征在于，该时域切片处理是依下列步骤进行(1)首先，计算判决值之和，并判断是否为结束位；若是，再判断是否有4点为高，若有，则结束对结束位的判断；(2)否则，判断是否为开始位；若是，再判断当前判决值是否大于判断门限值，若大于判决门限值，则结束对开始位的判断；(3)判断当前位是否结束；若是，继续以下步骤；否则，结束返回；(4)判断判决值之和是否大于当前位长度减2；若否，继续以下步骤；否则，判定该位为传号，并结束返回；(5)判断判决值之和是否大于当前位元长度减3；若否，继续以下步骤；否则，进行双向调整，并结束返回；(6)判定该位为空号，并结束返回。
8.一种通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的装置，该装置包括一模拟/数字转换电路，该模拟/数字转换电路用以对电话线传来的信号进行取样及量化，以将其由模拟信号转换为数字信号序列，一只读存储器，该只读存储器用以储存运算程序及判决门限；一数字信号处理器，该数字信号处理器用以将该模拟/数字转换电路所传来的数字信号序列，依储存在该只读存储器内的程序及判决门限，进行计算分析、时域切片及判断处理；一随机存储器，该随机存储器用以将该数字信号处理器的处理过程及结果所得的数据，予以储存；该数字信号处理器将根据该只读存储器内所储存的自适应控制方式跟踪电话线上的信号电平，以降低因高频及低频信号间的差异所导致的误差，并根据该只读存储器内所储存的一信号位同步的自适应判断程序，以准确分割呼叫者信号的各位，完成对该呼叫者信号中基带信号的修正工作。
9.如权利要求8所述通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的装置，该只读存储器在结构上包括一带通滤波器、一载波检测单元及一自动增益控制单元等，其中该输入信号先经该带通滤波器处理，滤除其中低频直流分量及寄生的高频分量，并计算其能量，再通过该载波检测单元判断电话线上是否具有载波，以决定是否进行后续的解调工作，若无载波，则处理程序结束；若有载波，该自动增益控制单元将调节该信号的功率，令其保持在该处理器可处理的范围内。
10.如权利要求9所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的装置，该只读存储器在结构上还包括一相位延时单元、一乘法器及一低通滤波器，其中经该自动增益控制单元所产生的载波信号可分成两路路，一路经该相位延时单元处理后，将与另一路保持90度的相位差，然后再经该乘法器将该二路信号予以相乘，将其计算结果传送至该低通滤波器，并通过该低通滤披器取得其低频信号分量，若其输出结果为正，即表示1，输出结果为负，则表示0，如此，即可得以其基带信号。
11.如权利要求10所述的通过数字信号处理器实现接收呼叫者信号的装置，其特征在于，该只读存储器在结构上还包括一开始数据判断单元、一时域切片单元及一解码器，其中该开始数据判断单元用以判断该带通滤波器的输出数据是否开始，再依次由该时域切片单元做位同步工作，以驱动该解码单元取样解码，判断输出二进制数值序列。
全文摘要
本发明是一种数字信号处理器实现接收呼叫者信号的方法与装置。主要采用数字信号处理,藉则其中的两种自适应控制技术,完成对呼叫者信号中基带信号的修正工作;其一是利用自适应控制方式跟踪电话线上的信号电平,以降低因高频及低频信号间的差异所导致的误差;另一是利用信号位同步的自适应判断,以准确分割呼叫者信号的各位,实现正确接收呼叫者信号的目的,且该数字信号处理器可取代电话机上的许多传统电路或元件,有效降低系统的复杂性,大幅提高系统灵活性。
文档编号H04M1/57GK1263405SQ9910235
公开日2000年8月16日 申请日期1999年2月12日 优先权日1999年2月12日
发明者赖振兴, 戴从荣, 卞永才 申请人:英业达集团(南京)电子技术有限公司