CN102164011B - 一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法，由此，能够通过在无线电收发机中精确地偏置混合输入到接收信号中的发射信号的泄漏信号来提高接收灵敏度，并且能够在无线电收发机中迅速地检测出与发射泄漏信号对应的偏置信号，以迅速地偏置包括在接收信号中的发射泄漏信号。

Description

一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法

技术领域

与本发明示例性实施例一致的教导涉及一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法，尤其涉及一种用于检测与在无线电收发系统中采用的发射泄漏信号对应的偏置信号的方法。

背景技术

在类似于RFID系统使用相同的发射和接收频率的系统的情况下，需要分离装置使发射信号与接收信号分离。例如，在RFID系统中，阅读器使用循环器或定向耦合器来使发射信号与接收信号分离。在普通的收发器通信系统中，当发射和接收信号时，使用一个天线，并且使用不同的频率。此时，发射信号的一部分泄漏而与接收信号混合。因此，为了分离信号的发射和信号的接收，使用一种根据频率在不同路径上运行的元件(诸如循环器或定向耦合器)，从而使发射信号与接收信号分离。

换句话说，在使用相同频率的发射接收系统中，通过使用根据输入端口仅在一个方向上发射信号的元件，使发射信号和接收信号彼此分离。作为所述元件的示例，作为用于分离发射信号和接收信号的元件的循环器或定向耦合器被使用。

为了更加具体，由于尺寸和便携性的问题，一些通信装置仅包括一个用于发射和接收功能的天线。这样的通信装置的示例就是便携式RFID询问器(或阅读器)装置。典型地，仅使用一个具有发射和接收功能的天线的通信装置需要一个诸如循环器或定向耦合器的单元(或组件)，以便在通信装置中将接收信号路径与发射信号路径分离。

然而，使用任何执行将接收信号路径与发射信号路径分离功能的单元，在所述单元内从发射信号路径(与接收信号路径混合)到接收信号路径都会存在泄漏信号。当发射信号的功率典型地高过接收信号的功率时，泄漏信号的功率可以与接收信号的功率相当。相应地，泄漏信号可以大幅度地削弱检测和处理接收信号的能力。因此，需要对发射泄漏信号进行偏置。

解决源自于所述发射泄漏信号的问题的常规方式是通过使用一种电路，在该电路中，检测到与发射泄漏信号具有相同幅值但是反相相位的偏置信号，提取的偏置信号与接收信号耦合，以便偏置包含有接收信号的发射泄漏信号。为此目的，关键是找到与发射泄漏信号具有相同幅值但是相位相反的偏置信号。

然而，在常规方式中难以实现的是：精确地检测出和跟踪发射泄漏信号的幅值和相位，以便使用一种用来顺序扫描I/Q(同相/正交)向量相平面的整个区域的方法来检测到最优偏置向量。然而，在通过扫描I/Q向量相平面的整个区域来检测偏置信号的情况下，存在由于分辨率而需要许多检测时间的问题。另一个问题是，分辨率不得不被提高以通过精确地检测偏置向量来增加偏置电平，这是几何地增加检测时间的因素。

发明内容

本发明的目的在于完全地或者部分地解决上述问题和/或缺点中的至少一个或多个并且至少提供下文中所述的优点。为了至少完全地或者部分地实现上述目的，并且根据本发明的目标，如被具体化和广泛描述的，以及在本发明的一个普通方案中，提供了一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法，该方法的特征在于：(a)在与幅值和相位有关的向量相平面上设定发射信号的泄漏信号；(b)将向量相平面划分为多个区域，以为每一个划分的区域确定多个采样点；(c)基于每一个区域顺序地检测从选自多个采样点中选择的任意一个采样点到另一个采样点的向量；(d)计算合成向量相对于检测到的向量的梯度；(e)检查合成向量是否收敛于当前区域；(f)假如存在收敛于当前区域的下降梯度，则重复(b)至(e)步骤至少一次；(g)使用在(f)步骤中检测到的梯度中的最大下降梯度来确定与发射泄漏信号对应的偏置信号。

优选地，向量相平面被划分为象限的区域。

优选地，多个采样点是这样的采样点：一个采样点位于中心(中心采样点)，并且除了中心采样点之外的采样点包围中心采样点以对称地定位。

优选地，其他采样点位于正方形的一个顶点处，并且中心采样点位于所述正方形的中心。

优选地，(e)步骤包括：检查在多个采样点之中中心采样点是否位于其他采样点的平面表面以下，以确定合成向量是否已收敛。

优选地，梯度是向量平面的表面梯度。

优选地，(g)步骤包括：确定与最大下降梯度对应的最低点，并且确定该最低点作为与发射泄漏信号对应的偏置信号。

根据本发明的用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法具有如下有益效果：能够通过在无线电收发机中精确地偏置混合输入到接收信号中的发射信号的泄漏信号来提高接收灵敏度。

根据本发明的用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法具有另一个有益效果：与发射泄漏信号对应的偏置信号能够在无线电收发机中被迅速检测到，以迅速地偏置包括在接收信号中的发射泄漏信号。

附图说明

本发明的教导能够通过考虑结合附图的以下的详细描述很容易理解，并且全文中相同的数字表示相同的元件，并且将省略彼此重复解释，其中：

图1为显示了根据本发明的无线电收发机的示意图；

图2A到2D为显示了根据本发明的用于描述一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法的I/Q向量相平面的示意图；

图3为显示了根据本发明的一个示例性实施例用于描述合成向量的梯度的向量相平面的实例的示意图；

图4为显示了根据本发明的一个示例性实施例的关于偏置信号的向量相平面的实例的示意图；和

图5为显示了根据本发明的用于检测偏置信号的I/Q向量相平面的示意仿真图。

具体实施方式

以下描述不是为了将本发明限制为这里公开的形式。因此，与以下教导等同的变化和改变以及相关技术的技术和知识在本发明的范围内。这里描述的实施例将进一步用来解释实现本发明的已知的模式，并且使得本领域的其他技术人员在这些实施例或者其他实施例以及具有本发明的特定应用或使用所必需的各种改变中来使用本发明。

这里公开的实施例及其优点可以通过参考附图中的图1-图5被最好地理解，使用的相同的数字指代各个附图中的相同或相应的部件。在考察以下的附图和详细描述时，公开的实施例的其他的特征和优点对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。目的是，所有的这些附加特征和优点都被包括在公开的实施例的范围内，并且被附图保护。此外，图示的附图仅仅是示例性的，并且不是为了对不同实施例可被执行的环境、结构或过程有关的任何限制进行断言或暗示。相应地，描述的方案是为了包含落在本发明的范围和新颖性观点之内的所有这样的改变、变型和变化。

应当理解，当在该说明书中使用时术语“包含”或“包括”时，具体指明了叙述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个这里的其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。即，术语“包括”、“具有”、“带有”或它们的变型将在详细地描述和/或权利要求书中被使用，以与术语“包含”相似的方式表示非穷举性包含。

此外，“示例性”仅仅意味着是一个示例，而不是最佳的。还应当理解，为了简化和便于理解的目的，这里描绘的特征、层次和/或元件以彼此相关的特定尺寸和/或定位进行阐述，并且实际的尺寸和/或定位可以与阐述的那些大致不同。即，在附图中，层次、区域和/或其他元件的尺寸以及相对尺寸可以为了清晰而放大或者减小。全文中相同的数字表示相同的元件，并且彼此重复的解释将被省略。现在，将参考附图详细地说明本发明。

这里的术语“第一”、“第二”和类似的术语不是指顺序、数量或重要性，而是用来将一个元件与另一个元件进行区分，并且术语“一个”不是对数量进行限制，而是用来表示至少一个引用项的存在。

在描述本发明时，本领域已知的构造或过程的详细说明可以被省去，以避免由于与这些已知的构造和功能有关的不必要细节造成本领域普通技术人员对本发明理解的模糊。相应地，在该说明书和权利要求书中使用的专用术语或词语的含义不应当限定为字面上或通常使用的意义，而应当用与本发明的使用者或操作者以及惯常的用法一致地被解释或可以与之不同。因此，专用术语或词语的定义应当基于整个说明书的内容。

应当理解的是，当提及元件“被连接”或“被联接”到另一个元件时，其能够直接连接或联接到其他元件，或者可以存在中间元件。相反，当提及元件“被直接连接”或“被直接联接”到另一个元件时，则不存在中间元件。

现在，将参考下面的附图详细地说明本发明。

图1为显示了根据本发明的无线电收发机的示意图。

参考图1，由根据本发明的无线电收发机中的控制器110产生的发射信号S1被发射放大器120放大且通过循环器130被发送到天线140。由天线140接收到的接收信号S2通过循环器130由接收放大器150放大以便被输入到控制器110中。

此时，当发射信号S1通过循环器130被发射到天线140时，部分发射信号S1由于在发射端和接收端之间的隔离水平的限制而泄漏，由此，混合发射泄漏信号的接收信号S3被发射。

为了偏置混合或输入到接收信号S3中的发射泄漏信号，将发射信号S1的部分分流以发射到泄漏信号偏置单元160中。泄漏信号偏置单元160响应于控制器110的控制而使用发射信号S1来检测与发射泄漏信号具有相同幅值但是具有相反相位的偏置信号，并且将偏置信号发射到混合器170中。

混合器170将与发射泄漏信号对应的偏置信号与接收信号S3混合，以偏置发射泄漏信号并且将纯接收信号S4发射到接收放大器150中。

从前面的说明显然可知，本发明是为了提供一种用于从泄漏信号偏置单元160中快速地且精确地检测出与发射泄漏信号具有相同幅值但是具有相反相位的偏置信号的方法。为此目的，检测出相对于发射泄漏信号具有最大偏置效果的偏置信号的幅值和相位是很重要的。在下文中，将详细地描述根据本发明的用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法。

图2A至图2D为显示了根据本发明的用于描述一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法的I/Q向量相平面的示意图。

参考图2A至图2D，根据本发明的用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法是为了提供以下的方法：利用无线电收发机的泄漏信号偏置单元160来检测出与发射泄漏信号具有相同幅值但是与发射泄漏信号具有相反相位的偏置信号，其中在所述无线电收发机中无线电信号被同时发射和接收。

首先，如图2A所示，为了利用输入的并且从发射信号部分分流的信号来检测发射泄漏信号，泄漏信号偏置单元160在I/Q向量相平面上设定发射泄漏信号210。因为发射泄漏信号210的幅值和相位是未知的，所以发射泄漏信号210可以建立在I/Q向量相平面上的任何一个点上。

接下来，将向量相平面划分为多个区域，并且每个区域由多个采样点A1-E1来确定。图2A显示了为了便利的目的将区域划分为象限的示例。然而，这是一个简单的示例，并且在其它示例性实施例中向量相平面可以被划分为多个区域。

而且，尽管图2A最初图示了在第一象限上的多个采样点A1-E1，其他三个(第二到第四)象限可以使用采样点来确定。此时，当特定的采样点被指定为偏置向量时，每一个采样点的值限定了一个偏置电平。因为中心点的采样点和相邻采样点的相对位置是已知的，所以能够获得朝向偏置电平增大的方向的梯度。

接下来，参考图2B，基于每一个划分的区域，从选自多个采样点的任何一个采样点到另外一个采样点顺序检测偏置电平向量。图2B中提供了如下示例：从在第一象限上的多个采样点A1-E1之中的中心采样点E1检测到其他采样点A1-D1的向量。

如上所述，获得相对于每一个检测到的向量的合成向量，并且计算合成向量的梯度。梯度是I/Q向量相平面的表面梯度，为此，能够获得到在相关区域内具有最大偏置电平的方向的合成向量。

而且，能够进行根据中心点的采样点和其他相邻采样点之间的平面高度关系判定向量相平面是否收敛或者发散。例如，假如中心点位于由相邻点构成的平面的下方，相关的对应采样点的相邻区域收敛，以允许向量相平面呈现出向下凹陷形式的形状，这意味着最优偏置向量位于相关区域内。

相反地，假如中心点位于由相邻点构成的平面的上方，相关采样点的相邻区域向外发散，以使得向量相平面呈现出向上凸起形式的形状，这意味着最优偏置向量位于另一个区域内，即，由合成向量指向的区域的外部。在检测偏置信号时，收敛或发散可以为基本数据。

此时，掌握中心点的采样点和其他相邻采样点的采样点之间的平面垂直关系的方法可以通过下面的等式1来获得，其中获得相邻点(即A1-D1)的偏置电平值的平均值，并且与中心点E1的幅值进行比较，假如E1大于A1-D1的平均值，则向量相平面呈现出向上凸起形式的形状，相反地，假如E1小于A1-D1的平均值，则向量相平面呈现出向下凹陷形式的形状。

[等式1]

向上凸起形式

向下凹陷形式

应当注意，除了等式1之外的其他方法也能够计算出与中心点由相邻点包围的平面的关系。

在其它区域中重复图2B的过程。即，如图2C所示，从第二象限的采样点A2-E2相关的任意一个采样点E2到其他采样点A2-D2检测每一个向量，并且这些向量的合成向量被获得以计算合成向量的梯度。

此时，从当前区域(第二象限)计算出的梯度被与从先前区域(第一象限)计算出的梯度进行比较，以确定从当前区域(第二象限)计算出的梯度是否是在先前区域(第一象限)的梯度以上收敛于当前区域(第二象限)的下降梯度。此时，下降梯度是指在相关区域中的表面梯度进一步增大，这意味着进一步靠近最优偏置向量。

基于该含义，假如在当前区域(第二象限)上的中心点位于相邻点的平面以下，这意味着，偏置信号存在于当前区域(第二象限)上，并且最大下降梯度收敛于相关区域中的最低点。此时，最低点变成与发射泄漏信号具有相同的幅值但是与发射泄漏信号具有相反相位的最优偏置信号的点。

因此，为了检测出该最低点，假如在当前区域(第二象限)上的中心点位于相邻点的平面以下，则当前区域(第二象限)被划分为多个子区域，如图2D所示，这里为每一个子区域确定多个采样点a1-e1。

在这样做时，第三象限和第四象限能够从偏置信号检测区域中被排除，以显著地减少用于检测偏置信号的时间。

为在第二象限上划分的每个子区域顺序检测多个采样点a1-e1上的每一个向量，并且确定与每一个向量的合成向量的梯度为下降梯度的子区域。

接下来，确定的子区域被划分为多个更小的子区域，并且重复以上的过程，直到合成向量达到最优偏置点，即，合成向量为0的最低点。优选地，整个重复的过程被执行至少超过一次，并且重复的频率可以由用户任意确定，直到最优偏置信号被检测出。

通过所述重复过程，最终被检测到最大值下降梯度，并且确定与其对应的最低点。偏置信号的与发射泄漏信号对应的幅值和相位被确定。

图3为根据本发明的一个示例性实施例的用于描述合成向量的梯度的向量相平面的示例的示意视图。

参考图3，假定根据本发明在向量相平面上存在相对于原点O的四个采样点a-d，分别检测出从原点O到四个不同采样点a-d的向量，并且获得来自被检测向量的合成向量310。接下来，计算出在相平面上的合成向量的梯度。梯度可以根据以下等式2以在I/Q向量相平面上的向量的形状来表示。

[等式2]

尽管梯度向量G在图中被示于在平面上，而当它靠近在图4中显示的偏置信号时，梯度向量G可以以在I/Q向量相平面上的曲线来表示。

图4为根据本发明的一个示例性实施例关于偏置信号的向量相平面的示例的示意图。

参考图4，通过位于凹面(其为中心点小于相邻点的平面的区域)上的I/Q向量相平面上的合成向量和零点，即，通过作为最低点的合成向量，来确定根据本发明的一个示例性实施例的偏置信号。图4显示了偏置信号从I/Q向量相平面上的特定区域收敛的示例。

在靠近最低点L的区域上的合成向量310的梯度是下降梯度。此时，在区域向着下降梯度大的方向减小的同时，检测最低点L。偏置信号的幅值和相位由到最低点L的向量的幅值和相位来确定。

图5为显示了根据本发明的用于检测偏置信号的I/Q向量相平面的示意模拟视图。

图5显示了这样一种模拟现象：其中I/Q向量相平面的表面梯度在特定区域上变得更大，并且相关区域收敛。

用于检测偏置信号的方法就是检测出收敛到最低点的区域的幅值和相位。信号的幅值与发射泄漏信号的幅值相同，但是信号的相位与发射泄漏信号的相位相反。该信号被确定为与发射泄漏信号对应的偏置信号。

提供本发明先前的描述以使得任何本领域技术人员能够实现或使用本发明。对本发明的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，以及这里定义的一般原理可以应用到其他变形例，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不是为了限制这里描述的示例，而是使得与这里公开的原理和新颖性特征一致的最宽泛范围一致。

工业应用性

诸如RFID和NFC的无线电通信技术被广泛应用在许多工业领域中。在部分发射信号泄漏从而造成接收信号被包括在发射信号中的现象的无线电通信技术中，发射信号和接收信号同时产生。为了防止这种现象，将发射信号从接收信号中分离出来的技术已经受到高度关注。

考虑到这个事实，本发明具有如下工业应用性：由于用于偏置从发射信号泄漏且然后被包含在接收信号中的发射泄漏信号的偏置信号能够被迅速且精确地检测出的事实，在无线电通信中能够提高接收灵敏度。因此，本发明能够有效地应用到无线电通信技术和无线电收发机系统中。

Claims (6)

1.一种用于检测与发射泄漏信号对应的偏置信号的方法，所述方法的特征在于：（a）在与幅值和相位有关的向量相平面上设定发射泄漏信号；（b）将所述向量相平面划分为多个区域，以便为每一个划分的区域确定多个采样点；（c）基于每一个区域顺序检测从选自所述多个采样点中的任意一个采样点到另一个采样点的向量；（d）计算与检测到的向量有关的合成向量的梯度；（e）检查中心采样点是否位于所述多个采样点之中的其他采样点的平面表面以下，以确定所述合成向量是否已收敛于当前区域；（f）假如存在收敛于所述当前区域的下降梯度，则重复（b）至（e）步骤至少一次；（g）利用在（f）步骤中检测到的梯度中的最大下降梯度来确定与所述发射泄漏信号对应的偏置信号。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向量相平面被划分为象限的区域。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个采样点是这样的采样点：一个采样点位于中心，即中心采样点，并且除了所述中心采样点之外的采样点包围所述中心采样点以对称地定位。 

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其他采样点位于正方形的顶点处，并且所述中心采样点位于所述正方形的中心。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯度是向量平面的表面梯度。 

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（g）步骤包括：确定与所述最大下降梯度对应的最低点，并且确定所述最低点作为与所述发射泄漏信号对应的偏置信号。 

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