CN103001656A - 无线接收装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线接收装置及其处理方法，该无线接收装置具有：一解调变电路，接收一输入信号，并解调变输入信号而产生一基频信号；一运算电路，耦接解调变电路，并接收基频信号，以平均并内积基频信号，产生一输出信号；以及一补偿电路，耦接运算电路，并依据输出信号产生一补偿信号，并传送和调整解调变电路。如此，本发明通过运算电路平均并内积接收装置所接收的信号，而产生一输出信号，以有效避免因频率偏移的接收信号误判为正常接收信号，进而增加接收装置的效率。

Description

无线接收装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种接收装置，尤指一种无线接收装置及其处理方法。

背景技术

目前的电子技术利用许多频率源以产生精确频率。在特定应用中，所使用的特定频率源的种类是根据特定应用的设计内容而决定的。各种不同的应用决定其所需的频率源的种类及精确度。在全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)中的接收器需要具有高精确度频率的本地振荡器(Local oscillator)，以快速地获得并维持与全球定位系统的载波频率上的信号同步，全球定位系统的载波频率来自卫星。全球定位系统的概述将解释在全球定位系统接收器中对于本地振荡器的频率精确度的需求。

若欲通过全球定位系统发出的信号来测量位置，接收器必须解析未知的载波频率以及展频信号的码相位不确定性。未知的载波频率源自于卫星与接收器的相对移动所产生的都卜勒频率变动，以及接收器与卫星的计时频率的差异。码相位不确定性则源自于接收器与卫星的计时频率间的差异。

传统接收器以试误法搜寻隐藏于环境噪声中的展频信号。试误法利用本身运算电路产生一假定的载波频率及相位的复制虚拟乱码，并比较接收的虚拟乱码与自身产生的复制伪码在一周期内的关联性。之后，将移动具有1023个符号的复制虚拟乱码，再与接收信号比较，直到找到符合的接收信号。当找出符合的复制虚拟乱码后，该运算电路的输出即为一最强的信号。若在整个1023个符号中均找不到符合的复制虚拟乱码，则改变载波的频率虚拟乱码。

由于接收器接收到信号之后，而接收信号含有数据位，接收信号包含一第一符号IP1、一第二符号IP2、一第三符号IP3、一第四符号IP4、一第五符号IP5与一第六符号IP6。而运算电路依据数据位而对这些符号求和，以找出最大值，如图1A所示，找出最大值的组合为(第一符号IP1+第二符号IP2+第三符号IP3+第四符号IP4+第五符号IP5-第六符号IP6)，由此可知，由于在第六符号IP6为负号，所以系统可得知接收信号的这些符号在第六个符号IP6具有数据位反转(data bit transition)。

再者，因为该系统设置在移动物体(例如，汽车)上，所以，系统所接收到的信号会因为移动物体的速度或加速度，而容易使全球定位系统所接收的信号，产生频率偏移的问题，然而，如图1B所示，由于频率偏移的关系，使接收信号的这些符号在星座图上所呈现的为弧形的排列，即接收信号包含一第一符号IP1、一第二符号IP2、一第三符号IP3、一第四符号IP4、一第五符号IP5与一第六符号IP6，由于频率偏移的关系，使第一符号IP1、第二符号IP2、第三符号IP3、第四符号IP4、第五符号IP5与第六符号IP6依序呈弧状排列，而第六符号IP6位于负号端，并且由于运算电路将(第一符号IP1+第二符号IP2+第三符号IP3+第四符号IP4+第五符号IP5-第六符号IP6)的组合而运算出最大值，但该最大值是因为频率偏移的关系，而非数据位反转的关系，使运算电路无法得知所接收的信号为具有数据位反转还是频率偏移过大的情形，而接收器在解调变接收信号发生错误。理论上，可以使用傅立叶转换判别频率偏移大小来解决上述问题，然，若采用傅立叶转换，其整个系统的复杂度以及成本皆会变得非常高。

因此，针对上述问题而提出一种简单新颖无线接收装置及其处理方法，其可避免接收装置无法有效得知所接收的信号为具有数据位反转还是频率偏移过大的情形，而使接收器发生错误，这可解决上述的问题。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种无线接收装置及其处理方法，其通过一运算电路平均并内积接收装置所接收的信号，而产生一输出信号，以有效避免因频率偏移的接收信号误判为正常接收信号，进而增加接收装置的解调变信号的正确性。

本发明的无线接收装置及其处理方法，无线接收装置包含一解调变电路、一运算电路与一补偿电路。本发明的处理方法由解调变电路接收一输入信号，并解调变输入信号而产生一基频信号；运算电路耦接解调变电路，并接收基频信号，平均并内积基频信号，而产生一输出信号；补偿电路耦接运算电路，并依据输出信号，产生一补偿信号，并传送和调整解调变电路。如此，本发明通过运算电路可有效避免因频率偏移的接收信号误判为正常接收信号，进而增加接收装置的解调变信号的正确性。

附图说明

图1A为现有技术的无线接收装置的符号星座图；

图1B为现有技术的另一无线接收装置的符号星座图；

图2为本发明的一较佳实施例的电路图；以及

图3为本发明的一较佳实施例的符号星座图。

主要组件符号说明

本发明：

10解调变电路         110第一混波器

112第二混波器        114第三混波器

120 第四混波器                122 第五混波器

124 第六混波器                130 第一信号产生器

140 第二信号产生器            20  运算电路

30  补偿电路                  300 相位误差运算单元

302 第一补偿单元              310 频率误差运算单元

312 第二补偿单元              40  第一积分取样电路

42  第二积分取样电路          44  第三积分取样电路

46  第四积分取样电路          50  第一向量

52  第二向量

具体实施方式

为使贵审查委员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，提供了较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后文：

请参阅图2，其为本发明的一较佳实施例的电路图。如图所示，本发明的无线接收装置包含一解调变电路10、一运算电路20与一补偿电路30。解调变电路10接收一输入信号，并解调变输入信号而产生一基频信号，其中，基频信号包含一I信号与一Q信号，在本实施例中，本发明的无线接收装置应用于一展频系统，所以，解调变电路10所接收的输入信号为展频信号，之后，解调变电路10解调变该展频信号为基频信号。运算电路20耦接解调变电路10，并接收解调变电路10输出的基频信号，平均并内积基频信号，而产生一输出信号，补偿电路30耦接运算电路20，并依据输出信号，产生一补偿信号，并传送和调整解调变电路10，即，补偿电路30将补偿信号传送至解调变电路10，以调整解调变电路10输出的基频信号的频率或相位。其中，补偿电路30比较输出信号与一比对信号，以产生补偿信号，即，补偿电路30会比较输出信号与比对信号的差异，以产生补偿信号，并将补偿信号回传至解调变电路10。如此，本发明通过运算电路20平均并内积接收装置所接收的信号(即基频信号)，以产生输出信号，以有效避免因频率偏移的接收信号误判为正常接收信号，进而增加接收装置的解调变信号的正确性。

如上所述，接下来，在本实施例中，针对运算电路20如何平均与内积基频信号的运算进行说明，首先，解调变电路10输出的基频信号包含了I信号与Q信号，而基频信号的I信号与Q信号在一段时间取样一次，并将取样后的I信号与Q信号传送至运算电路20，运算电路20可依据I信号与Q信号而得知一个符号(symbol)，其中，运算电路20会陆续接收I信号与Q信号而得知多个符号。运算电路20相乘基频信号的多个符号与多个数据位，而依据相乘后的这些符号，找出一第一向量50与一第二向量52，即，运算电路20分离这些符号为一第一群组与一第二群组，再平均第一群组与第二群组的这些符号，以产生第一向量50与第二向量52，也就是如图3所示，在该实施例中，以20个符号为例，运算电路20所接收的这些符号分布成二个群组，即，将20个符号分成10个符号为第一群组，另10个符号为第二群组，当然也可依据不同的需求而将20个符号进行不同的分配，并不局限上述将20个符号以10个为一个群组方式进行分类，接着，运算电路20分别平均第一群组的10个符号与第二群组的另10个符号，以产生第一向量50与第二向量52。

接下来，运算电路20内积第一向量50与第二向量52，以产生一运算值，其中，运算电路20依序移位这些数据位，以产生多个运算值，即运算电路20在移位这些数据位后，相乘基频信号的多个符号与移位后的这些数据位，以找出新的第一向量50与新的第二向量52，再内积该新的第一向量50与该新的第二向量52，以得到新的运算值，如此，运算电路20重复上述的步骤，也就是依序移位这些数据位后，产生这些运算值。之后，从这些运算值中，取得最大运算值为输出信号，即，若这些数据位为20个位，并且这些符号为20个，则运算电路20分别移位这些数据位后，再与这些符号相乘产生这些运算值，如此，运算电路20会产生20个运算值，并从这20个运算值中取出最大的运算值为输出信号。因此，本发明通过运算电路20平均并内积基频信号，产生输出信号，以有效避免因频率偏移的接收信号误判为正常接收信号，进而增加接收装置的效率。

请再次参阅图2，本发明的无线接收装置的解调变电路10包含一第一混波器110、一第二混波器112、一第三混波器114、一第四混波器120、一第五混波器122、一第六混波器124、一第一积分取样电路40、一第二积分取样电路42、一第三积分取样电路44与一第四积分取样电路46。第一混波器110接收输入信号，并混合输入信号与一第一参考信号，产生一第一混波信号；第二混波器112混合第一混波信号与一第一载波信号，产生基频信号的一第一信号；第三混波器114混合第一混波信号与一第二载波信号，产生该基频信号的一第二信号。第一积分取样电路40耦接第二混波器112，以积分取样第一信号，在该实施例中，第一积分取样电路40的取样速率以毫秒(ms)对第一信号进行取样，以产生多个第一I信号，同理，第二积分取样电路42耦接第三混波器114，以对第二信号进行积分取样，以产生多个第一Q信号，运算电路20依序接收这些第一I信号与这些第一Q信号，而得知多个第一符号，以供运算电路20进行后续的运算。其中，运算电路20可包含一数字逻辑电路，以进行平均与内积的运算，或是运算电路20内建硬件描述语言程序或是其它运算程序软件，以进行平均与内积的运算。

同理，第四混波器120接收输入信号，并混合输入信号与一第二参考信号，产生一第二混波信号；第五混波器122混合第二混波信号与第一载波信号，产生基频信号的一第三信号；第六混波器124混合第二混波信号与第二载波信号，产生基频信号的一第四信号。第三积分取样电路44耦接第五混波器122，以积分取样第五混波器122输出的第三信号，产生一第二I信号，第四积分取样电路46耦接第六混波器124，以积分取样第六混波器124输出的第四信号，以产生一第二Q信号，其中，第三积分取样电路44与第四积分取样电路46分别以毫秒(ms)对第三信号与第四信号进行取样，而产生多个第二I信号与多个第二Q信号。

此外，本发明的解调变电路10还包含一第一信号产生器130与一第二信号产生器140。第一信号产生器130用以产生第一参考信号与第二参考信号，而第二信号产生器140用以产生第一载波信号与第二载波信号。其中，第一信号产生器130为一码产生器(Code generator)，第二信号产生器140为一载波信号产生器。以上混波器与信号产生器为所属技术领域中具有通常知识者所皆知的技术，故在此不再多加以描述。

本发明的补偿电路30包含一相位误差运算单元300、一第一补偿单元302、一频率误差运算单元310与一第二补偿单元312。相位误差运算单元300耦接运算电路20，并比较运算电路20的输出信号与一第一比对信号，以计算基频信号的一相位误差，第一补偿单元302耦接相位误差运算单元300，并依据相位误差而产生一第一补偿信号，以传送并调整解调变电路10输出的基频信号的相位，其中，第一补偿单元302为一滤波器，并且第一补偿单元302每隔一段时间才产生第一补偿信号以调整解调变电路10。此外，第一比对信号为相位误差运算单元300内部的相位信号，用以校正运算电路20输出的输出信号的相位误差。

再者，补偿电路30的频率误差运算单元310耦接运算电路20，并比较运算电路20的输出信号与一第二比对信号，而计算基频信号的一频率误差；第二补偿单元312耦接频率误差运算单元310，并依据频率误差而产生一第二补偿信号，以传送并调整解调变电路10输出的基频信号的频率，其中，第二补偿单元312为一滤波器，并且第二补偿单元312每隔一段时间才产生第二补偿信号以调整解调变电路10。此外，第二比对信号为频率误差运算单元310内部的频率信号，用以校正运算电路20输出的输出信号的频率误差。

此外，本发明的无线接收装置中的第一混波器100、第二混波器102、第三混波器104、第一信号产生器130、运算电路20、相位误差运算单元300与第一补偿单元302形成一延迟锁定回路(Delay-Locked Loop，DLL)；而第四混波器120、第五混波器122、第六混波器124、第二信号产生器140、运算电路20、频率误差运算单元310与第二补偿单元312形成一锁相回路(Phase-Locked Loop，PLL)。

综上所述，本发明的无线接收装置及其处理方法由一解调变电路接收一输入信号，并解调变输入信号而产生一基频信号；一运算电路接收基频信号，以平均并内积基频信号，产生一输出信号；一补偿电路依据输出信号，产生一补偿信号，并传送和调整解调变电路。如此，本发明通过运算电路平均并内积接收装置所接收的信号，而产生一输出信号，以有效避免因频率偏移的接收信号误判为正常接收信号，进而增加接收装置的效率。

本发明实为一具有新颖性、进步性及可供产业利用者，应符合我国专利法所规定的专利申请要件，故依法提出发明专利申请，希望早日赐准专利，至感为祷。

以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括在本发明的申请专利范围内。

Claims (14)

1.一种无线接收装置，其包含：

一解调变电路，接收一输入信号，并解调变所述输入信号以产生一基频信号；

一运算电路，耦接所述解调变电路，并接收所述基频信号，以平均并内积所述基频信号，产生一输出信号；以及

一补偿电路，耦接所述运算电路，并依据所述输出信号，产生一补偿信号，并传送和调整所述解调变电路。

2.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中，所述运算电路相乘所述基频信号的多个符号与多个数据位，而依据相乘后的这些符号，找出一第一向量与一第二向量，所述运算电路内积所述第一向量与所述第二向量，以产生一运算值，其中，所述运算电路依序移位这些数据位，以产生多个运算值，并从这些运算值中，取得最大运算值为所述输出信号。

3.根据权利要求2所述的无线接收装置，其中，所述运算电路分离这些符号为一第一群组与一第二群组，再平均所述第一群组与所述第二群组的这些符号，以产生所述第一向量与所述第二向量。

4.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中，所述解调变电路包含：

一第一混波器，接收所述输入信号，并混合所述输入信号与一第一参考信号，产生一第一混波信号；

一第二混波器，混合所述第一混波信号与一第一载波信号，产生所述基频信号的一第一信号；

一第一积分取样电路，积分取样所述第一信号，产生一第一I信号；

一第三混波器，混合所述第一混波信号与一第二载波信号，产生所述基频信号的一第二信号；以及

一第二积分取样电路，积分取样所述第二信号，产生一第一Q信号。

5.根据权利要求4所述的无线接收装置，其中，所述解调变电路还包含：

一第四混波器，接收所述输入信号，并混合所述输入信号与一第二参考信号，产生一第二混波信号；

一第五混波器，混合所述第二混波信号与所述第一载波信号，产生所述基频信号的一第三信号；

一第三积分取样电路，积分取样所述第三信号，产生一第二I信号；

一第六混波器，混合所述第二混波信号与所述第二载波信号，产生所述基频信号的一第四信号；

一第四积分取样电路，积分取样该第四信号，产生一第二Q信号。

6.根据权利要求4或5所述的无线接收装置，其中，所述解调变电路还包含：

一第一信号产生器，用以产生所述第一参考信号与所述第二参考信号；以及

一第二信号产生器，用以产生所述第一载波信号与所述第二载波信号。

7.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中，所述补偿电路比较所述输出信号与一比对信号，以产生所述补偿信号。

8.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中，所述补偿电路包含：

一相位误差运算单元，耦接所述运算电路，并比较所述输出信号与一比对信号，以计算所述基频信号的一相位误差；以及

一补偿单元，耦接所述相位误差运算单元，并依据所述相位误差产生一补偿信号，以传送并调整至所述解调变电路输出的所述基频信号的相位。

9.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中，所述补偿电路包含：

一频率误差运算单元，耦接所述运算电路，并比较所述输出信号与一比对信号，以计算所述基频信号的一频率误差；以及

一补偿单元，耦接所述频率误差运算单元，并依据所述频率误差以产生一补偿信号，以传送并调整所述解调变电路输出的所述基频信号的频率。

10.一种无线接收装置的处理方法，其步骤包含：

接收一输入信号；

解调变所述输入信号，产生一基频信号；以及

平均并内积所述基频信号，产生一输出信号。

11.根据权利要求10所述的处理方法，其还包括：

依据所述输出信号，计算所述基频信号的误差，以产生一补偿信号；以及

依据所述补偿信号以调整所述基频信号。

12.根据权利要求11所述的处理方法，其中，在依据所述输出信号、计算所述基频信号的误差以产生一补偿信号的步骤中，还包括一步骤：比较所述输出信号与一比对信号，以产生所述补偿信号。

13.根据权利要求10所述的处理方法，其中，在平均并内积所述基频信号产生一输出信号的步骤中，还包括：

相乘多个数据位与所述基频信号的多个符号；

依据相乘后的这些符号，找出一第一向量与一第二向量；以及

内积所述第一向量与所述第二向量，以产生一运算值；

其中，在移位这些数据位后，重复上述的步骤以产生多个运算值，并从这些运算值中取得最大的运算值作为所述输出信号。

14.根据权利要求13所述的处理方法，其中，在依据相乘后的这些符号找出一第一向量与一第二向量的步骤中，还包括：

分离所述这些符号为一第一群组与一第二群组；以及

平均所述第一群组与所述第二群组的所述这些符号，以产生所述第一向量与所述第二向量。

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