CN100588188C - 用于识别信号边沿的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在具有时间上接连的信号边沿的信号中检测信号边沿的方法的情形下，在由模拟/数字变换器(13)中产生的中断信号(IS)触发后，进行检测在两个被检测的幅度值之间的表示上升沿的上升值，随后估计上升值，连同检测信号边沿方向信息和信号边沿出现信息。这个信号边沿信息的进一步应用取决于附加检测的与估计的信号强度值，该信号强度值由另外的幅度值的和值形成。

Description

用于识别信号边沿的方法和装置
本发明涉及在具有时间上接连的信号边沿的信号中检测信号边沿的方法，在该方法中执行以下列出的方法步骤：
(a)检测信号的时间上接连的幅度值，
(b)检测在第一已检测的幅度值与第二已检测的幅度值之间的上升沿的存在，
(c)检测表示信号边沿出现的时间的信号边沿出现信息。
本发明还涉及适合于执行这样的方法的通信站和信号边沿检测装置。
适合于执行在具有时间上接连的信号边沿的信号中检测信号边沿的、具有上述的方法步骤的方法的、这样的信号边沿检测装置，例如可以从专利文件US 5 293 369 A中获知。通过已知的解决方案，已经知道，通过AD变换器采样模拟信号和生成数字数据，该数字数据表示信号幅度值。也已经知道，查明数字信号的信号幅度值相对于信号幅度门限值的上冲或下冲以及查明在信号的两个接连的幅度门限值之间的信号幅度门限值上冲时间，如果第一信号幅度值小于信号幅度门限值以及以下的第二信号幅度值大于信号幅度门限值。从已知的解决方案中也已经知道，估计所出现的信号边沿相对于上升门限值的上升。然而，当在信号中附加地出现干扰脉冲以及信号相对较弱和具有相对较多噪声时，已知的解决方案不幸地不足以检测在具有时间上接连的信号边沿的信号中的信号边沿。这样的信号例如在RFID系统中出现。在这样的RFID系统中特别困难的事情是在具有时间上接连的信号边沿的信号中信号边沿的检测，如果适合于执行负荷调制例如用于无接触通信的数据载体的数据信号传输装置是通过半导电的聚合物制造的话。其理由是，在这种情形下，仅仅有限的负载调制可被执行，由于用半导电的聚合物制作的数据信号传输装置的各个部件的显著的分散性，和由于显著的部件老化效应，该有限的负载调制最终导致相对较小的信号，于是其中利用已知的解决方案不再能够满意地处理信号边沿的检测了。
本发明的目的是消除上述的问题，以及提供改进的方法和改进的通信站和改进的信号边沿检测装置。
为了达到上述的目的，按照本发明的方法具有按照本发明的特性，这样，按照本发明的方法的特征在于，即：
在具有时间上接连的信号边沿的信号中检测信号边沿的方法，在该方法中执行下面列出的方法步骤，即：
(a)检测信号的时间上接连的幅度值；
(b)检测在第一已检测的幅度值与第二已检测的幅度值之间的上升沿的存在；
(c)检测表示信号边沿出现的时间的信号边沿出现信息；
(d)通过至少一个已检测的幅度值来检测信号强度值；以及
(e)估计相对于信号强度参考值的已检测的信号强度值。
为了达到上述的目的，按照本发明的通信站具有按照本发明的特性，这样，按照本发明的通信站的特征在于，即：
用于检测在具有时间上接连的信号边沿的信号中的信号边沿的信号边沿检测装置的通信站，该信号边沿检测装置包括下面列出的装置，即：
(a)用于检测信号的时间上接连的幅度值的幅度值检测装置；
(b)用于检测在第一已检测的幅度值与第二已检测的幅度值之间的上升沿的存在的上升沿检测装置；
(c)用于检测表示信号边沿出现时间的信号边沿出现信息的出现时间检测装置；
(d)用于通过至少一个已检测的幅度值来检测信号强度值的信号强度值检测装置；以及
(e)用于估计相对于信号强度参考值的已检测的信号强度值的信号强度值估计装置。
为了达到上述的目的，按照本发明的信号边沿检测装置具有按照本发明的特性，这样，按照本发明的信号边沿检测装置的特征在于，即：
用于检测在具有时间上接连的信号边沿的信号中的信号边沿的信号边沿检测装置，该信号边沿检测装置包括下面列出的装置，即：
(a)用于检测信号的时间上接连的幅度值的幅度值检测装置；
(b)用于检测在第一已检测的幅度值与第二已检测的幅度值之间的上升沿的上升沿检测装置；
(c)用于检测表示信号边沿出现时间的信号边沿出现信息的出现时间检测装置；
(d)用于通过至少一个已检测的幅度值来检测信号强度值的信号强度值检测装置；以及
(e)用于估计相对于信号强度参考值的已检测的信号强度值的信号强度值估计装置。
通过提供按照本发明的特性，以简单的方式以及通过使用硬连线逻辑电路和可编程电路，得到改进的方法和改进的通信站和改进的信号边沿检测装置，其中非常重要的改进包含这样的事实，利用按照本发明的方法，在检测数据信号中的信号边沿方面可达到在干扰敏感性方面的改进。例如具体地，在RFID数据传输系统情形下，可获得优点，其中由所谓的聚合物IC技术制成的数据信号传输装置输出已调数据信号，其中已调数据信号然后以相对较弱的形式被输出，由此，在解调这个数据信号以后，在接收该已调数据信号的通信站中只出现相对较大噪声的已解调数据信号，但无论如何，通过提供按照本发明的措施，总是确保与通信站的无问题的数据通信，因为通过按照本发明的措施，确保了已解调数据信号的信号边沿的无问题的检测，而不管相对较弱的已调数据信号和相对较大噪声的已解调数据信号。当在具有时间上接连的信号边沿的信号(即，传统的想要的信号)中出现干扰脉冲或尖峰脉冲时，即出现叠加的干扰信号时，得到按照本发明的方法的特定的优点，具体地，因为在这种情形下可正确地进行想要的信号边沿的检测。
在按照本发明的方法的情形下，已证明附加地提供如权利要求2或权利要求3或权利要求4中要求的特性是特别有利的，因为在所有这些情形下，相当简单地和足够精确地得到信号强度值。
而且，已证明结合按照本发明的上述的措施，附加地提供如权利要求5或权利要求6中要求的特性是有利的。本身已知的这些措施从本发明的角度来看是特别有利的。
本发明的上述的方面和本发明的另外的方面将从下面描述的实施例的例子呈现出，以及参照实施例的这个例子进行说明。
下面参照由附图所示的实施例的例子进一步描述本发明，然而，本发明并不限于此。
图1是按照本发明的实施例的例子的、通信站的一部分(从本文的角度来看重要的)和信号边沿检测装置的，以方框图形式的示意图。
图2显示当按照本发明的方法被实施时，在如图1所示的通信站中执行的程序的流程图。
图3是在按照图1的通信站中出现的数据信号的一部分和从通信站得到的信息的示意图。
图1表示通信站1。通信站1包括站电路2，在本例中，它取微计算机的形式。应当提出，站电路2也可以取硬连线的逻辑电路的形式。站电路2包括中央处理单元(CPU)4；和另外的部件(未示出)，它们是对于微计算机的标准操作所需要的；连同站数据处理装置5，该站数据处理装置5由中央处理单元(CPU)4控制。
站电路2还包括数据速率检测装置3，该数据速率检测装置3同样地由中央处理单元(CPU)4控制，以及被提供来用于执行数据速率检测。数据速率检测装置3包括信号边沿检测装置6，它们被设计来检测信号边沿，在本例中是上升信号边沿，以及生成信号边沿出现信息SFAL。应当提出，这样的信号边沿检测装置6也被设计来检测下降信号边沿，正如将从本说明的其余部分看到的。此外，监视装置7被包含在数据速率检测装置3中，信号边沿出现信息SFAI被馈送到该监视装置7，该监视装置7被设计来监视在给定的限制范围内的信号边沿的出现时间。信号边沿预期时间窗口信息EFAI可以由监视装置7馈送到信号边沿检测装置6。数据速率检测装置3还被设计成把检测的数据ED输出到站数据处理装置5。
信号边沿检测装置6包含存储器装置15，幅度数值信息AI被馈送到存储器装置15，以及该存储器装置15被设计来存储幅度值信息。存储器装置15也可以是信号边沿检测装置6的外部的存储器装置15。存储器装置15的下游连接有上升沿检测装置8，它被设计成检测信号边沿的上升沿的存在；和门限值检测装置9，它被提供来计算幅度门限值+THL和-THL；和出现时间检测装置10，它被设计来检测信号边沿出现信息SFAI；和信号强度值检测装置12，它被设计来检测信号强度值。信号强度值估计装置13被包含在信号强度值检测装置12中，该信号强度值估计装置13被设计来估计信号强度值。上升沿检测装置8的下游连接有方向检测装置11，该方向检测装置11被设计来检测信号边沿方向信息。
通信站1在本例中是异步数据传输系统的部件，以及在这方面，被设计成与至少一个数据载体进行无接触通信，这里不作描述。这种无接触通信可以至少部分地按照ISO标准1443来进行。为此，通信站1还包括发送/接收装置16，用于分别发送和接收数据信号到(和来自)至少一个数据载体和解调装置17，该解调装置17被连接到发送/接收装置16，以及被设计来解调由发送/接收装置16提供的信号。对于发送操作所需要的装置未示出，由于它们从本文的角度来看的不相关性。在本通信站1的情形下，发送/接收装置16被设计来以容性方式分别发送或接收数据信号。应当提出，发送/接收装置16也可被设计成以感性方式进行发送或接收。在上述的异步数据传输系统中出现的，和通过解调装置17得到的已解调数据信号被馈送到在解调装置17下游处的幅度值检测装置14中，在该异步数据传输系统中比特是以在特定的设置时间产生的信号边沿的形式被发送的。幅度值检测装置14被设计来检测幅度值和输出幅度值信息AI和输出中断信号IS。在图1的通信站1的情形下，幅度值检测装置14取由微计算机形成的模拟/数字变换器的形式，该模拟/数字变换器以特定的采样频率把具有10比特宽的数据形式的幅度值信息AI输出到存储器装置15。在模拟/数字变换器每次执行模拟/数字变换以后形成中断信号IS，把它馈送到中央处理单元(CPU)4。采样频率或采样速率在本例中是每秒一万(10,000)次采样，这相应于每个传输的比特约10次采样的采样频率，即，每个具有在特定的设置时间生成的信号边沿的形式。可以指出，如果想要的话，采样频率可以高得多，例如所述的采样频率的两倍或三倍。或可以低得多，例如所述采样频率的一半。
下面将描述在中央处理单元(CPU)4根据中断信号IS启动后，在微计算机中，具体地，在信号边沿检测装置6中执行的序列。为了说明起见，进行参考图
Figure C0281456200091
，图上表示检测的幅度值M1、M2、M3、M4、M5(它们在每种情形下互相间隔开一个采样周期ts)以及幅度门限值+THL和内插曲线IL和信号边沿的出现时间SFA和校正值K。
原则上应当参考这样的事实，描述的序列可以重复地和接连地进行，以及在序列期间各个变例假设指定的数值，该指定的数值可以在以后的序列中保持它们的正确性。
正如从图2看到的，序列在方块20开始。在方块21由门限检测装置9进行幅度门限值+THL的计算。在本例中，已解调数据信号的包络曲线被使用来计算幅度门限值+THL。更精确地，幅度门限值+THL由最大包络曲线值和最小包络曲线值之间的差值的一半构成。可以指出，幅度门限值+THL也可以由其他数值构成，但这是在专家范围内已知的，因此，这里不作更详细的说明。在方块21后，在方块22通过询问POS值的NEXTEDGE变量而询问是检测到正的还是负的信号边沿。如果方块22的询问的结果是正的(YES)，则序列在方块23继续进行，即，分支到通过信号边沿检测装置6进行正的信号边沿的信号边沿检测。如果结果是负的(NO)，则序列在方块28继续进行，即，分支到进行负的信号边沿的信号边沿检测。
在方块23，通过上升沿检测装置8进行询问：由幅度值检测装置14检测的和被存储在存储器装置15中的幅度值M2是否大于或等于幅度门限值+THL。如果在方块23的询问的结果是肯定的(YES)，则序列在方块24继续进行，而如果结果是否定的(NO)，则序列断开，即，等待新的中断信号。在方块24，通过上升沿检测装置8执行询问：检测的幅度值M1是否低于幅度门限值+THL。如果在方块24的询问的结果是肯定的(YES)，则序列在方块25继续进行，而如果结果是否定的(NO)，则序列再次断开。在方块25，由信号强度值检测装置12根据以下公式从检测的幅度值M2、M3、M4和M5进行信号强度值S的计算：
S＝M2+M3+M4+M5        (1)
可以指出，对于信号强度值S的计算，也有可能使用较少的检测的幅度值，例如只使用检测的幅度值M2和M3，或实际上，如果需要更多的检测的幅度值，例如除了检测的幅度值M2、M3、M4和M5以外，还需要检测的幅度值，在图上未示出，但在图3上用参考数字M6和M7指定。应当附加地指出，信号强度值S可以由用于计算的检测的幅度值与幅度门限值+THL之间的差值构成，例如，按照以下的公式：
S＝[M2-(+THL)]+[M3-(+THL)]        (2)
在本例中，在方块25后，在方块26通过信号强度值估计装置13执行检验：信号强度值S是否大于信号强度参考值，其中在本例中，信号强度参考值相当于幅度门限值+THL的四倍。应当明确参考以下事实：信号强度参考值也可以假设其他数值，例如幅度门限值+THL的五倍或两倍，其中这也取决于干扰幅度比起信号幅度有多强，以及预期的信号边沿比起干扰变量相对于采样速率有多陡峭。如果在方块26询问的结果是肯定的(YES)，则序列在方块27继续进行，而如果结果是否定的(NO)，则序列再次断开。在方块27，通过方向检测装置11构成信号边沿方向信息。在本例中，信号边沿方向信息被构成为使得NEXTEDGE变量被设置为NEG值，由此使得在序列重新操作期间检测负的信号边沿，其中序列在方块28继续进行。在方块27，由出现时间检测装置10附加地进行信号边沿出现时间SFA的附加计算，如图3所示。为此，通过在互相间隔开采样周期ts的检测的幅度值M1与检测的幅度值M2之间的线性内插，如下地计算校正值K：
K = ( M 2 - ( + THL ) ) * ts ( M 2 - M 1 ) - - - ( 3 )
可以指出，校正值K也可以以不同的方式进行检测，例如，通过执行其他内插方法，如在专家范围内已知的，所以这里不作更详细的解释。在方块27后，序列在方块33继续进行，这将在下面更详细地说明。
在通过信号边沿检测装置6进行负的信号边沿的信号边沿检测的情形下，正如下面描述的，应当再次参考图3，其中应当作出假设，所表示的纵坐标表示负的方向，因此表示负的信号边沿的一部分。在上述的方块28，现在进行询问：由幅度值检测装置14检测的和被存储在存储器装置15中的幅度值M2是否低于或等于幅度门限值-THL，其中负幅度门限值-THL在本例中在数值上等于正的幅度门限值+THL。如果在方块28的询问的结果是肯定的(YES)，则序列在方块29继续进行，而如果结果是否定的(NO)，则序列断开，即，等待新的中断信号。在方块29进行询问：检测的幅度值M1是否大于负的幅度门限值-THL。如果在方块29的询问的结果是肯定的(YES)，则序列在方块30继续进行，而如果结果是否定的(NO)，则序列再次断开。在方块30，如在正的信号边沿的信号边沿检测情形那样，根据以下公式从检测的幅度值M2、M3、M4和M5进行信号强度值S的计算：
S＝M2+M3+M4+M5    (4)
此后，在方块31，通过信号强度值检测装置12执行检验：信号强度值S是否大于信号强度参考值，其中在本例中，信号强度参考值相当于幅度门限值+THL的四倍。在这时应当再次参考以下事实：信号强度参考值也可以假设其他数值，正如关于正的信号边沿的信号边沿检测所提到的。如果在方块31的询问的结果是肯定的(YES)，则序列在方块32继续进行，而如果结果是否定的(NO)，则序列再次断开。在方块32，再次通过方向检测装置11得到信号边沿方向信息，以使得NEXTEDGE变量被设置为POS值，由此使得在序列重新操作期间检测正的信号边沿。在方块32，由出现时间检测装置10附加地进行信号边沿出现时间SFA的计算。为此，通过在互相间隔开采样周期ts的检测的幅度值M1与检测的幅度值M2之间的线性内插，如下地计算校正值K：
K = ( M 2 + ( - THL ) ) * ts ( M 2 - M 1 ) - - - ( 5 )
在方块27后，序列在方块33继续进行。在方块33，进行数据速率检测，正如在至今还未公布的欧洲专利申请(申请号No.01890214.8和申请人的参考号PHAT010044EP-P)中描述的，其中给出对于这里描述的序列所需要的、先前检测的信号边沿出现时间SFA。在方块33后，在方块34，序列最后完成。
可以指出，上升沿检测装置8也可以包含上升沿估计装置，通过该上升沿估计装置可以对于信号的上升值来估计其上升沿。这样的上升沿估计装置的提供可以给出优点：具有太小的上升程度的信号边沿由此可以简单地消除，以使得这样的信号边沿不经受任何检测处理过程。
应当附加地指出，在上述序列的修正的情形下，规定时间窗的信号边沿预期的时间窗信息EFAI(它可以由监视装置生成和由监视装置7输出)在按照图1的通信站1中被使用，以便允许只检测在由这个信息EFAI规定的时间窗中的信号边沿。通过这个措施，按照本发明的方法的情形下的检测可靠性被附加地改进。

Claims (8)

1.一种在具有时间上接连的信号边沿的信号中检测信号边沿的方法，在该方法中执行下面列出的方法步骤，即：
(a)检测信号的时间上接连的幅度值，
(b)检测在第一已检测的幅度值(M1)与第二已检测的幅度值(M2)之间的上升沿的存在；
(c)检测表示信号边沿出现时间(SFA)的信号边沿出现信息(SFAI)；
(d)通过至少一个已检测的幅度值来检测信号强度值(S)；以及
(e)估计相对于信号强度参考值的已检测的信号强度值(S)。
2.如权利要求1中要求的方法，
其中信号强度值(S)是从信号的至少一个已检测的幅度值(M2、M3)与正的幅度门限值(+THL)之间的差值的绝对值得出的。
3.如权利要求1中要求的方法，
其中信号强度值(S)是通过位于在第一已检测的幅度值(M1)与第二已检测的幅度值(M2)之间的时间间隔(ts)以外的至少一个幅度值(M3)被检测的。
4.如权利要求1中要求的方法，
其中信号强度值(S)是通过从第一已检测的幅度值(M1)与第二已检侧的幅度值(M2)中的至少一个幅度值和至少一个另外的幅度值(M3、M4、M5)的求和公式被检测的。
5.如权利要求2-4中任意一项要求的方法，
其中相对于上升门限值、关于信号的上升值执行所检测上升沿的估计，以及其中执行表示信号边沿方向的信号边沿方向信息的检测，其中如果第一已检测的幅度值(M1)低于正的幅度门限值(+THL)，和第二已检测的幅度值(M2)出现在第一已检测的幅度值(M1)之后并且大于正的幅度门限值(+THL)，以及如果在第二已检测的幅度值(M2)与正的幅度门限值(+THL)之间的差值和在第二已检测的幅度值(M2)后面的另一个已检测的幅度值(M3)与正的幅度门限值(+THL)之间的至少另一个差值的和值大于信号强度参考值(S)，则构成正的信号边沿方向信息。
6.如权利要求2-4中任意一项要求的方法，
其中内插曲线(IL)被设置在第一已检测的幅度值(M1)与第二已检测的幅度值(M2)之间，以及其中信号边沿出现信息(SFAI)通过内插曲线(IL)的、与正的幅度门限值(+THL)相一致的幅度值被确定。
7.一种具有用于检测在具有时间上接连的信号边沿的信号中的信号边沿的信号边沿检测装置(6)的通信站(1)，该信号边沿检测装置(6)包括下面列出的装置，即：
(a)用于检测信号的时间上接连的幅度值的幅度值检测装置(14)；
(b)用于检测在第一已检测的幅度值(M1)与第二已检测的幅度值(M2)之间的上升沿的存在的上升沿检测装置(8)；
(c)用于检测表示信号边沿出现时间(SFA)的信号边沿出现信息(SFAI)的出现时间检测装置(10)；
(d)用于通过至少一个检测的幅度值来检侧信号强度值的信号强度值检测装置(12)；以及
(e)用于估计相对于信号强度参考值的检测的信号强度值(S)的信号强度值估计装置(13)。
8.一种用于检测在具有时间上接连的信号边沿的信号中的信号边沿的信号边沿检测装置(6)，该信号边沿检测装置(6)包括下面列出的装置，即；
(a)用于检测信号的时间上接连的幅度值的幅度值检测装置(14)；
(b)用于检测在第一已检测的幅度值(M1)与第二已检测的幅度值(M2)之间的上升沿的上升沿检测装置(8)；
(c)用于检测表示信号边沿出现时间(SFA)的信号边沿出现信息(SFAI)的出现时间检测装置(10)；
(d)用于通过至少一个已检测的幅度值来检测信号强度值的信号强度值检测装置(12)；以及
(e)用于估计相对于信号强度参考值的已检测的信号强度值(S)的信号强度值估计装置(13)。
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