CN102047553B - 同时进行多节点接收的解调器及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及同时进行多节点接收的解调器及其方法；并且，更具体的涉及无线通信系统中的同时接收多个节点的信号的解调器及其方法。根据本发明的方面，提供了同时进行多节点接收的解调器，其包括：产生一对CW信号的时钟发生器和一对解调模块，其中，所述解调模块包括使接收信号和CW信号中的一个相乘的混频器、对相乘的信号进行积分的积分器、以及在每个特定的符号周期计算积分信号的变化结果并根据该变化结果确定输出数据的数据操作单元。

Description

同时进行多节点接收的解调器及其方法
技术领域
本发明涉及同时进行多节点接收的解调器及其方法；并且，更具体的涉及无线通信系统中的同时接收多个节点的信号的解调器及其方法。
背景技术
图1是描述了现有技术的射频(RF)系统中的节点信号接收设备的框图。如图1所示，RF系统中的节点信号接收设备包括数字解调块和解码块，该数字解调块通过SQR(平方根)信号转换来进行ASK解调，该平方根信号转换取I信道节点信号和Q信道节点信号的负数据的平方，并将取得平方后的数据转换为负数据，该解码块通过使用解调信号的积分来检测边缘位置信息，并通过使用检测到的边缘位置信息对所述解调信号进行解码。同时，该数字解调块包括移相器、信号转换器和加法器，该移相器用于移动信号电平低于ADC(模数转换器)输出的I信道和Q信道的节点信号之间的其他节点信号的信号电平的节点信号的相位，该信号转换器用于对移相节点信号和具有较高信号电平的节点信号进行SQR信号转换，该加法器用于对I信道的转换后的节点信号和Q信道的转换后的节点信号进行相加。
此外，该解码块包括用于检测解调信号的边缘位置信息的边缘信息检测器、用于通过使用检测到的边缘位置信息对解调信号进行信号相关的相关器、以及用于通过使用信号相关结果来确定位数据的位数据确定器。
发明内容
技术问题
现有技术的RF系统中的节点信号接收设备反转信号电平低于I信道和Q信道的节点信号之间的其他节点信号的信号电平的节点信号的相位、对移相信号和具有较高信号电平的节点信号进行SQR信号转换、对I信道的转换后的节点信号和Q信道的转换后的节点信号进行相加、并将相加后的信号传输到解码块。通过上述步骤，该节点信号接收设备从节点接收信号。
然而，当很多节点同时发送信号时，因为每个节点都具有不同的相位，所以一些节点信号在I信道具有较高的信号电平，而其他节点信号在Q信道具有较高的信号电平。
因此，现有技术的节点信号接收方法具有这样的技术问题：RF系统应重复在系统中定义的协议，直到只有一个节点响应该RF系统。
技术方案
根据本发明的方面，提供了同时进行多节点接收的解调器，其包括：产生一对CW信号的时钟发生器和一对解调模块，其中，所述解调模块包括使接收信号和其中的一个CW信号相乘的混频器、对相乘的信号进行积分的积分器、以及在每个特定的符号周期计算积分信号的变化结果并根据变化结果确定输出数据的数据操作单元。
根据本发明的另一个方面，提供了同时进行多节点接收的方法，其包括以下步骤：a)对CW信号和接收信号进行混频，b)对混频信号进行积分，以及c)在每个特定的符号周期存储积分信号值并根据对积分信号的变化结果的计算来确定数据。
有益效果
根据本发明，因为即使两个以上的节点同时响应解调器，仍然能够通过区别节点信号来同时接收多节点信号，所以可减少全部节点的信号接收时间。此外，由于能够同时解调来自不同节点的一个以上的数据，所以能够提高数据解调速度。
附图说明
通过结合附图对优选实施方式的下述描述，本发明的上述以及其他目标和特征将变得更加明显，其中：
图1是显示了现有技术的射频识别(RFID)阅读器的节点信号接收设备的框图；
图2是显示了根据本发明的同时进行多节点接收的解调器的框图；
图3是显示了根据本发明的第一实施方式的同时进行多节点接收的解调器的框图；
图4是显示了根据本发明的第二实施方式的同时进行多节点接收的解调器的框图；
图5是显示了当节点A、节点B和节点C同时响应时响应信号的载波的图；
图6是显示了接收到信号I1的积分器1的积分值的图；
图7是显示了双向间隔码(FM0)编码的本征函数的图；
图8是FM0编码信号的状态图；
图9是显示了根据本发明的实施方式的积分器和状态机的信号的曲线图；以及
图10是描述了根据本发明的实施方式的同时进行多节点接收的方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将结合附图详细的描述本发明的最佳实施方式。
图2是显示了根据本发明的同时进行多节点接收的解调器的框图。
如图2所示，根据本发明的同时进行多节点接收的解调器包括：时钟发生器210，移相器220，以及一对解调模块10、20，该对解调模块包括混频器110、120、积分器310、320、以及数据操作单元410、420。
时钟发生器210产生一对CW信号，该对CW信号与接收信号具有相同的频率。
移相器220将其中的一个CW信号的相位移动90度。
混频器110、120将CW信号中的一个与从节点传送来的接收信号(例如，ASK信号)混频且输出混频信号。同时，输入到混频器-1 110和混频器-2 120的该对CW信号之间有90度的相位差。也就是说，在时钟发生器210中产生的CW-1信号被直接输入到混频器-1 110，而在时钟发生器210中产生的并且相位被移相器220移动90度的CW-2信号被输入到混频器-2 120。以诸如FM0、米勒(Miller)和曼彻斯特(Manchester)编码中的其中一种编码方法对输入到混频器110、120中的接收信号的位数据进行编码。
积分器310、320对混频信号进行积分。由积分器所积分的积分值主要受与输入的参考信号、输入的CW信号具有最小相位差的接收信号的影响。在每半个数据符号周期(1/2符号周期)进行积分器310、320的积分操作。
数据操作单元410存储由积分器310、320所积分的积分值，并且在每个特定的符号周期根据积分信号值的变化结果确定输出数据。数据操作单元410包括控制单元411、符号边界检测器418、缓冲器-1 412、比较器-1 413、缓冲器-2 414、缓冲器-3 415、比较器-2 416和数据确定器417。
符号边界检测器418检测半个数据符号周期。
积分器310在每1/2个符号周期将积分值存储到缓冲器-1 412，缓冲器412、414、415在每1/2符号周期存储数据。
比较器-1 413在每1/2个符号周期将积分器310的当前积分值与存储在缓冲器-1412中的先前积分值进行比较，根据积分值的比较结果确定符号-正号或负号，并输出该符号。
比较器-2 416在每一个符号周期将比较器-1 413的当前符号与存储在缓冲器-3 415中的比较器-1的先前符号(即，在一个符号周期之前输出的比较器-1的符号)进行比较。
控制单元411在由符号边界检测器418检测的每1/2个数据符号周期控制积分器310、比较器414、415和缓冲器413、415、416的操作。此外，控制单元411包括状态机(未示出)，其确定比较器-1 413和比较器-2 416的数据比较时间。
数据确定器417根据比较器-1 413的结果或者比较器-2 416的结果确定数据。数据确定器417还基于接收信号的编码方法确定比较器-1的结果或者比较器-2的结果。假设以FM0对接收信号的位数据进行编码，那么根据比较器-2的比较结果，当两个符号(比较器-1的当前符号和在一个符号周期之前输出的比较器-1的先前符号)相同时，数据确定器417输出“0”，当两个符号不同时，输出“1”。
假设以Miller编码对接收信号的位数据进行编码，那么根据比较器-2的比较结果，当两个符号(比较器-1的当前符号和在一个符号周期之前输出的比较器-1的先前符号)相同时，数据确定器417输出“1”，而当所述两个符号不同时，数据确定器417输出“0”。
假设以Manchester编码对接收信号的位数据进行编码，那么当比较器-1的当前符号为“+”时，数据确定器417可以输出“1”，当比较器-1的当前符号为“-”时，可以输出“0”。另一方面，当比较器-1的当前符号为“-”时，数据确定器417可以输出“1”，当比较器-1的当前符号为“+”时，可以输出“0”。
图3和图4是显示了根据本发明的实施方式的同时进行多节点接收的解调器的框图。图3和图4中的解调器进一步包括模数转换器(ADC)。
下文中，将结合附图5-9详细地公开根据本发明的实施方式的同时进行多节点接收的解调器。
图5是显示了当节点A、节点B和节点C同时响应时响应信号的载波的图。节点A、B和C的响应信号以FM0编码且以ASK调制方法进行调制。
如图5所示，节点A(节点A)的载波信号与在时钟发生器210中产生的CW-1信号的相位相同，节点B(节点B)的载波信号与由移相器220将其相位移动了90度的CW-2信号的相位相同，并且节点C(节点C)的载波信号与CW-2相比，具有与CW-1相比更小的相位差。此外，三个节点的载波信号的幅度相同。根据上述假设，在数学公式1中描述输入到积分器-1 310的信号I1，在数学公式2中描述输入到积分器-2320的信号I2。
[数学公式1]
I1＝(节点A+节点C)×CW1
[数学公式2]
I2＝(节点B+节点C)×CW2
图6是显示了接收到信号I1的积分器1的积分值的图。
如图6所示，因为节点C(节点C)的载波信号和CW-1信号之间的相位差比节点A(节点A)的载波信号和CW-1信号之间的相位差大，所以(节点C*CW1)信号的积分值比(节点A*CW-1)信号的积分值小。
图7是显示了FM0编码的本征函数的图，且图8是FM0编码信号的状态图。
如图7所示，在每个符号的起点改变FM0编码信号的信号电平。如果数据是“0”，那么在每个符号的中点进一步的改变信号电平。
因为FM0编码信号具有以上所提到的特征，所以本发明的解调器在每1/2个符号周期比较积分值的变化结果。因为现有技术的解调器通过符号电平的变化来区别信号，所以如果多个节点同时响应，就不能检测准确的数据。为克服上述问题，本发明的解调器在每1/2符号周期比较积分值的变化结果。
图9是显示了根据本发明的实施方式的积分器和状态机的信号的图。
为了描述状态机的机制，我们假设节点A发送数据“0010”，且节点C发送数据“1000”。此外，我们假设100％的ASK调制，以及N_Carrier(每个符号的载波数量)＝16。我们澄清，本发明不仅限于上述的ASK调制指数和N_Carrier数量。
如图9所示，在输入节点A和节点C的信号后，包括在控制单元411中的状态机(未示出)在一个符号周期内使它的值循环。
如果状态机的值为“0”，比较器-1 413就将积分器-1 310的当前积分值与存储在缓冲器-1 412中的先前积分值进行比较，并将比较结果作为符号存储。因为第一符号的当前积分值较高，所以将“+”符号存储在缓冲器-2 414中。
然后，当状态机的值再次变为“0”时，比较器-1 413就将积分器-1 310的当前积分值与存储在缓冲器-1 412中的先前积分值进行比较。根据比较结果，将“+”符号存储在缓冲器-2 414中。只要状态机的值改变，即，在每1/2个符号周期，就将存储在缓冲器-2 414中的符号传送到缓冲器-3 415。
当前，比较器-2 416将比较器-1 414的当前符号与存储在缓冲器-3 415中的比较器-1 414的先前符号进行比较。
因为两个符号相同，所以根据比较结果，数据确定器417将接收数据解码为“0”。
在重复上述步骤，状态机的值再次变为“0”时，比较器-2 416再次比较两个符号，因为两个符号不同(比较器-1的当前符号为“-”，并且在一个符号之前的比较器-1的符号为“+”)，所以数据确定器417将接收数据解码为“1”。
数据操作单元-1 410通过重复上述步骤对节点A的符号就行解码。
如上所述，当由于很多节点同时响应而接收到很多信号时，本发明的解调器能够区别具有最大积分值的信号，并通过在符号边界比较积分值的变化来对该信号进行解码。
同样的，由积分器-2 320和数据操作单元-2 420对节点B的信号进行解码。因此，本发明的解调器能够区别同时接收到的信号并对所述信号进行解码。
图10是描述了根据本发明的同时进行多节点接收的方法的流程图。
如图10所示，根据本发明的实施方式的同时进行多节点接收的方法包括混频、积分和数据操作的步骤。
混频器110接收CW信号和接收的信号，并对这两个信号进行混频。
积分器310对在混频器110中混频的混频信号进行积分。
比较器-1 414在每1/2个符号周期对当前积分值与先前积分值进行比较(S102)，并且确定符号并存储该符号(S103)。
比较器-2 416在每一个符号周期对比较器-1的当前值和一个符号之前的比较器-1的符号进行比较(S104)。
根据比较器-2 416的比较结果，如果比较器-2的两个符号相同，数据确定器417就确定并输出数据“0”(S106)。另一方面，如果比较器-2的两个符号不同，数据确定器417就确定并输出数据“1”(S107)。
在由符号边界检测器418检测到的每1/2个符号周期执行上述步骤直到接收信号结束(S108)。
此外，根据本发明的方法进一步包括以下步骤：在每个特定的符号周期比较当前积分值和先前积分值，并根据上述步骤的比较结果确定输出数据。在符号边界检测步骤中所检测到的每1/2个符号周期执行所述比较和确定步骤。
尽管已经结合特定的优先实施方式描述了本发明，但是对本领域技术人员来说，显然可以在不脱离如下述权利要求所限定的本发明的范围的情况下做出各种改变和修改。
例如，本发明的解调器可包括4个解调模块和2个移相器(一个用于移动180度，且另一个用于移动270度)。
此外，可将多路复用器(mux)增加到数据操作单元410、420。多路复用器的第一输入是比较器-1 413的输出，并且多路复用器的第二输入是比较器-2 416的输出。多路复用器根据接收信号的编码方法将第一输入或第二输入输出到数据确定器417。

Claims (13)

1.一种用于解调从节点接收到的调制信号的无线通信系统的解调设备，所述设备包括：
产生连续波信号的时钟发生器；和
至少两个解调模块，其中，所述解调模块包括：
对所述连续波信号中的一个和调制信号进行混频的混频器，
对由混频器所混频的信号进行积分的积分器，和
在每个特定的符号周期计算积分器中所积分的信号的变化并根据所积分信号的变化确定输出数据的数据操作单元，所述数据操作单元包括：
在每1/2个符号周期进行检测的符号边界检测器，
在每个特定的符号周期对所述积分器的当前值与所述积分器的先前值进行比较的比较器，
根据所述比较器的比较结果确定输出数据的数据确定器，和
在由所述符号边界检测器检测的每1/2个符号周期控制所述比较器和所述数据确定器的操作的控制单元，
其中，所述比较器包括：
在每1/2个符号周期将所述积分器的当前值与所述积分器的先前值进行比较并确定符号的比较器-1，和
在每1个符号周期将所述比较器-1的当前确定的符号与所述比较器-1的先前确定的符号进行比较的比较器-2。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述连续波信号是一对具有90度相位差的连续波信号，并且与所述调制信号相比，该对连续波信号具有相同的频率。
3.如权利要求2所述的设备，其中，使用米勒编码、FM0编码和曼彻斯特编码中的其中一种编码方法对所述调制信号进行编码。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述数据确定器根据所述比较器-1或者所述比较器-2的比较结果确定输出数据，并且基于所述调制信号的编码方法选择所述比较器。
5.如权利要求4所述的设备，其中，根据所述比较器-2的比较结果，如果所述符号相同，则所述数据确定器确定输出数据为“0”，或者，根据所述比较器-2的比较结果，如果所述符号不同，则所述数据确定器确定输出数据为“1”。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述控制单元包括用于确定所述比较器-1和所述比较器-2的数据比较时间的状态机。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述数据操作单元包括在所述控制单元的控制下在每1/2个符号周期存储数据的缓冲器。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述缓冲器包括：
在所述积分器和所述比较器-1之间的缓冲器，和
在所述比较器-1和所述比较器-2之间的两个缓冲器。
9.一种用于解调从节点接收到的调制信号的无线通信系统的解调方法，所述方法包括以下步骤：
a)对连续波信号中的一个和调制信号进行混频；
b)对混频信号进行积分；以及
c)在每个特定的符号周期计算所述混频信号的积分值的变化并根据所述积分值的变化确定输出数据，
其中，步骤c包括：
c1)每1/2个符号周期进行检测，
c2)在每个特定的符号周期，将当前积分值与先前积分值进行比较，以及
c3)根据步骤c2的比较结果确定输出数据，以及，
其中在每1/2个符号周期执行步骤c2和步骤c3，
其中，步骤c2包括：
c2-i)在每1/2个符号周期，将当前积分值与先前积分值进行比较，并根据积分值的比较结果输出确定符号，以及
c2-ii)在每1个符号周期，将当前确定的符号与先前确定的符号进行比较。
10.如权利要求9所述的方法，其中，步骤c3执行：
如果两个进行比较的符号相同，则确定输出数据为“0”，或者，如果两个进行比较的符号不同，则确定输出数据为“1”。
11.如权利要求9所述的方法，其中，步骤c3执行：
如果两个进行比较的符号相同，则确定输出数据为“1”，或者，如果两个进行比较的符号不同，则确定输出数据为“0”。
12.如权利要求9所述的方法，其中，调制信号以曼彻斯特编码方法进行编码。
13.一种用于解调从节点接收到的调制信号的无线通信系统，所述系统包括：
解调设备，其用于从天线接收信号，解调所述接收信号，并输出解调数据，和
控制单元，其用于操作所述解调数据，并控制所述天线和所述解调设备，
其中，所述解调设备是权利要求1-8的其中的一个设备。
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