CN107148770A - 利用相位以180度对齐的一阶边带滤波器的超低功率用宽带异步式二进制相移解调电路 - Google Patents
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Abstract
BPSK解调电路包括：以截至频率为载波频率的一阶低通滤波器和一阶高通滤波器，将调制的信号分离为下边带和上边带，输出基于下边带模拟信号延迟载波频率的1/4周期的模拟信号和上边带模拟信号的边带分离及下边带信号延迟部；由于该延迟的下边带模拟信号和上边带模拟信号的相位差被对齐为180度，通过迟滞电路锁存(Latch)基于该模拟信号之和生成的信号，即BPSK调制信号的相位变化部分对应显示的模拟脉冲信号，解调数字数据的数据解调部；利用通过比较器，将延迟的下边带模拟信号数字化的信号和数据信号，生成数据时钟的数据时钟恢复部。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及一种超低功率用宽带异步式BPSK解调方法及其电路的构成，将使BPSK调制信号的下边带通过的一阶边带滤波器的输出信号延迟载波频率的π/2的信号和使上边带通过的一阶边带滤波器的输出信号的相位差对齐为180度，从而解调数据。
背景技术
二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying)信号作为抑制载波的双边带信号，由于不能将载波信号作为本身信号输出的问题，从而采用通过内部振荡器形成载波进行同步的同步式二进制相移键控解调方法。
二进制相移键控解调的基本方法有科斯塔斯环(Costas Loop)，但其电路复杂且使用内部包含振荡器的反馈环，从而功率消耗大，传送速度有限。使用模拟积分器(AnalogIntegrator)与开关电容单元(Switched-Capacitor Units)的异步差分相移键控(DPSK)解调电路，由于内部振荡电路与模拟积分器而引起功率消耗大、电路复杂、内含电路的芯片面积增大及存在数据包(Packet)中一个错误引起抛弃全部的问题。
关于二进制相移键控解调电路，在韩国授权专利第10-0365982号中记载了，通过解调装置中同步信号生成部而稳定进行调制及解调的电路装置。关于相移键控(PSK)解调电路，在韩国授权专利第10-1417593号中记载了，不使用内部振荡器而异步进行的解调方法。
发明内容
本发明的实施例，为了解决现有的BPSK信号解调方式中存在的传送速度、电路的复杂度及功率消耗等问题，将提供一种利用一阶边带滤波器的相位差对齐为180度的BPSK解调电路及其方法。
在此，提供一种传送宽带数字数据，超低功率型同时电路结构简单的异步式BPSK解调电路及其方法。
可提供一种超低功率用宽带异步式相移解调电路，BPSK解调电路的结构中，包括边带分离及下边带信号延迟部，以截至频率为载波频率的一阶低通滤波器和一阶高通滤波器将调制的信号分为下边带和上边带，生成基于下边带模拟信号延迟载波频率的π/2，即1/4周期的模拟信号；数据解调部，通过迟滞电路，将基于相位差对齐为180度的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和在相位变化部分中生成的正脉冲(PositivePulse)信号和负脉冲(Negative Pulse)信号进行锁存(Latch)，从而解调为数字数据；数据时钟恢复部，利用通过比较器将所述延迟的下边带模拟信号进行数字化的信号和数据信号，生成数据时钟。
一方面，边带分离及下边带信号延迟部包括将以BPSK调制的信号分离为下边带模拟信号的一阶低通滤波器(1st Order LPF)和分离为上边带模拟信号的一阶高通滤波器(1st Order HPF)，
可包括延迟电路用于以预定相位延迟所述下边带模拟信号延迟。
另一侧面，数据解调部包括加法器，用于生成基于相位差以180度对齐的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和的在相位变化部分中显示的正脉冲和负脉冲，
通过锁存所述加法器中生成的模拟脉冲信号的具有迟滞特性的施米特触发器(Schmitt-Trigger)，生成数字数据信号。
另一侧面，数据时钟恢复部还包括比较器，用于数字化所述延迟的下边带模拟信号，将通过比较器数字化的信号和所述数字数据信号通过Exclusive-NOR，可恢复数据时钟信号并同步化。
可提供一种超低功率用宽带异步式相移解调方法，在BPSK解调方法中，包括以下步骤：边带分离及下边带信号延迟步骤，以截至频率为载波频率的一阶低通滤波器和一阶高通滤波器将调制的信号分为下边带和上边带，生成基于下边带模拟信号延迟载波频率的π/2，即1/4周期的模拟信号；解调数字数据的步骤，通过迟滞电路，对基于相位差被对齐为180度的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和的在相位变化部分中生成的正脉冲(Positive Pulse)信号和负脉冲(Negative Pulse)信号进行锁存(Latch)，并解调数字数据；数据时钟恢复步骤，将通过比较器数字化所述延迟的下边带模拟信号的信号和解调的数据信号，通过Exclusive-NOR(互斥反或)，生成数据时钟。
通过本发明的实施例，可提供一种可传送宽带数字数据且为超低功率使用的同时，电路结构简单的异步式BPSK解调电路及其方法。
此外，可应用于低电耗元件的数字通信，而且提供可应用于移动通信设备上的解调方式，适用于构建片上系统(SoC，System on Chip)，具有很高的简便性和经济性。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施例中，超低功率用宽带异步式BPSK解调电路的构成的电路图。
图2是图示本发明的一实施例中，将随机数据以32MHz频率的载波进行BPSK调制的发送侧的信号，及接收侧的BPSK解调过程中显示的信号的曲线图。
图3是用于说明本发明的一实施例中，超低功率用宽带异步式BPSK解调电路中执行的解调方式的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对BPSK解调电路的构成和解调方法进行详细的说明。
图1是用于说明本发明的一实施例中，超低功率用宽带异步式BPSK解调电路的构成的电路图。对如图1的电路的构成进行说明如下，其构成可包括BPSK电路边带分离及下边带信号延迟部110、数据解调部120、及数据时钟恢复部130。
首先，边带分离及下边带信号延迟部110为了解调，将输入电路的信号，即调制的信号的下边带(LSB)和上边带(USB)分别分离为边带模拟信号，并输出将下边带模拟信号的相位延迟的模拟信号和上边带模拟信号。在此，边带的分离是由截至频率为载波频率的一阶滤波器而进行的，其中，下边带可由一阶低通滤波器(1st order low-pass filter)分离，上边带可由一阶高通滤波器(1st order high-pass filter)分离，包括延迟电路以延迟下边带模拟信号相位。
其中，作为一阶滤波器的输出而输出的下边带模拟信号相比于上边带模拟信号，其相位要慢载波频率的π/2，即1/4周期并显示，通过延迟电路，基于下边带模拟信号将相位再放慢载波频率的π/2，即1/4周期，使上边带信号和相位差对齐为180度，以达到查找变化部分的目的。
数据解调部120包括加法器，用于生成基于相位差对齐为180度的通过所述延迟电路延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和在相位变化部分中显示的正脉冲和负脉冲，
而且包括迟滞电路，所述迟滞电路如施米特触发器(Schmitt-Trigger)，将所述加法器中生成的模拟脉冲信号通过具有迟滞特性的电路，对其进行锁存(Latch)，从而解调数字数据。
数据时钟恢复部130如图所示，其构成包括比较器和Exclusive-NOR(互斥反或)门。
在此，比较器的输入端，如果输入所述延迟的下边带模拟信号，则比较器的输出端则生成数字信号，对该数据信号和所述解调的数据信号进行Exclusive-NOR运算，从而可恢复数据时钟。
图2是图示本发明的一实施例中，具有32Mbps传输速度的随机数据信号和将该随机数据以32MHz频率的载波进行BPSK调制的发送侧的信号，及接收侧的BPSK解调过程中显示的信号的曲线图。
对曲线图由上至下的方向进行说明如下，曲线图(a)图示了发送侧需调制的随机数据信号的实施例，曲线图(b)图示了发送侧测试的相移调制信号，曲线图(c)图示了接收侧通过共振电路带宽被限制的BPSK信号。
此外，曲线图(d)图示了将通过一阶高通滤波器(1st Order LPF)的信号延迟载波(Carrier)频率的π/2，即1/4周期的模拟信号，曲线图(e)图示了一阶高通-滤波器(1stOrder HPF)的模拟输出信号，曲线图(f)是用于解调数据，即通过加法计算由一阶高通滤波器的输出信号延迟的模拟信号和一阶低通滤波器的模拟输出信号生成的包括正脉冲和负脉冲的模拟脉冲。
此外，曲线图(g)图示了通过具有迟滞特性的施米特触发器(Schmitt-Trigger)，锁存(Latch)作为所述加法器的输出的模拟脉冲信号，并生成的解调的数据信号，最终，曲线图(h)图示了恢复的数据时钟信号。
图示的各信号大体上显示为干净的信号，从而可知，解调信号被解调为明确的信号。与此相同的技术作为0.18μm技术，例如，可在1Gbps以上的高速运作中也可执行，甚至在其以上的速度中也可进行运作的解调方式。
图3是用于说明本发明的一实施例中，超低功率用宽带异步式BPSK解调电路中执行的解调方式的流程图，其各步骤可通过图1中说明的BPSK解调电路的构成而执行。
步骤310中，将调制的信号分离为了下边带恶化上边带，此时，以截至频率为载波频率的一阶LPF和一阶HPF，将边带模拟信号分别分离为下边带和上边带，并输出将下边带模拟信号的相位以预定大小延迟的模拟信号和上边带模拟信号。
实施例中，下边带模拟信号相比于上边带模拟信号，相位要慢载波频率的π/2，即1/4周期并显示，将该相位再放慢载波频率的π/2，即1/4周期的下边带模拟信号和上边带模拟信号的相位差对齐为180度，这是为了找到相位变化部分。
步骤320中，生成基于相位差对齐为180度的步骤310的延迟的下边带模拟信号和上边带模拟信号之和在相位变化部分中显示的由正脉冲和负脉冲构成的模拟脉冲信号。
通过具有迟滞特性的施米特触发器(Schmitt-Trigger)，锁存(Latch)所述模拟脉冲信号，从而可解调数字数据。
最后，步骤330中，步骤310中输出的信号中，利用比较器进行数字化延迟的下边带模拟信号，将该数据信号和步骤320的解调数字数据通过Exclusive-NOR门，可恢复数字时钟。
如上所述，通过本发明的实施例，可提供一种可传送宽带数字数据且为超低功率使用的同时，电路结构简单的异步式BPSK解调电路及其方法。
此外，可应用于低电耗元件的数字通信，而且提供可应用于移动通信设备上的解调方式，适用于构建片上系统(SoC，System on Chip)，具有很高的简便性和经济性。
实施例涉及的异步式BPSK解调方法由通过各种电脑手段可运行的计算机程序指令形态实现，可在电脑可读性媒体记录。所述电脑可读性媒体可将程序指令、数据文件、数据结构等单独或者以组合的方式保存。所述媒体中记录的程序指令可以是专为实施例设计并构成的，也可以是为电脑软件技术人员所公知且可使用的。电脑可读性记录媒介例子包括硬盘、软盘及如磁盘的磁性媒体(magnetic media)、如CD-ROM、DVD的光记录媒体(optical media)，如光磁软盘(floptical disk)的磁光媒体(magneto-optical media)，及如只读性内存(ROM)、随机可读性内存(RAM)、闪存等的保存并执行程序指令的特别组成的硬件装置。程序指令的例子包括如汇编生成的机器语言编码，以及利用解释器可在电脑上运行的高级语言编码。所述的硬件装置为了执行实施例的操作，可由一个以上的软件模块驱动并组成，也可以具有相反的构成。
【用于发明实施的形态】
如上所述，虽然基于有限的实施例和附图对实施例进行了说明，对于本发明所属的技术领域具有通常知识的技术人员而言，依据所述记载可进行各种修改及改变。例如：所述的技术可以采用不同于所述方法的顺序执行，和/或所述的系统、结构、装置、回路等的组成要素可以采用不同于所述方法的形态结合或者组装，或者即使由其它组成要素或者等同物代替或者替换也能达到合适的结果。
由此，其它构建、其它实施例及与权利要求书等同的发明均属于本发明的权利要求书范围之内。
Claims (4)
1.一种超低功率用宽带异步式二进制相移电路，在利用相位以180度对齐的一阶边带滤波器的超低功率用宽带异步式BPSK解调电路的结构中，其特征在于，包括：
边带分离及下边带信号延迟部，以截至频率为载波频率的一阶滤波器将调制的信号分离为下边带和上边带，并输出下边带模拟信号以预定相位延迟的模拟信号和上边带模拟信号；
数据解调部，通过具有迟滞特征的电路，将相位差以180度对齐的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和生成的信号，即与BPSK调制信号的相位变化部分对应显示的模拟脉冲信号，进行锁存(Latch)，从而解调数字数据；以及
数据时钟恢复部，利用数字化所述下边带模拟信号的信号和所述解调的数字数据信号，恢复数据时钟，
所述边带分离及下边带信号延迟部，包括：
一阶高通滤波器，其截至频率为载波频率，且用于将所述调制的信号分离为上边带；
一阶低通滤波器，其截至频率为载波频率，且用于将所述调制的信号分离为下边带；以及
延迟电路，用于基于作为所述一阶LPF的输出的下边带模拟信号以预定相位进行延迟，
所述数据解调部包括：
加法器，用于生成相位差以180度对齐的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和的信号，即在调制信号的相位变化部分显示的模拟脉冲信号；以及
具有迟滞特性的电路，即施米特触发器(Schmitt-Trigger)，通过锁存(Latch)所述模拟脉冲信号，用于解调数字数据，
所述数据时钟恢复部包括：
比较器，用于数字化所述延迟的下边带模拟信号；以及
互斥反或(Exclusive-NOR)，用于比较所述延迟的下边带数据信号和所述解调的数字数据信号，
由所述一阶LPF分离的下边带模拟信号相比于由所述一阶HPF分离的上边带模拟信号，要慢载波频率的1/4周期，以载波频率为中心从上边带至下边带的相位差以载波频率的1/4周期稳定的形成，因此，通过延迟电路，基于下边带模拟信号再次放慢载波频率的1/4周期，通过具有迟滞特性的电路，锁存(Latch)基于以180度对齐的所述上边带模拟信号和所述延迟的下边带模拟信号之和而显示的包括正脉冲和负脉冲的模拟脉冲信号，从而使异步式解调数据变得容易。
2.如权利要求1所述的超低功率用宽带异步式二进制相移电路，其特征在于，
所述数据解调部包括加法器和具有迟滞特性的电路即施米特触发器(Schmitt-Trigger)电路，
通过施米特触发器，锁存(Latch)基于以180度对齐的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和在相位变化部分显示的包括正脉冲和负脉冲的模拟脉冲信号，从而使解调数字数据变得容易。
3.如权利要求1所述的超低功率用宽带异步式二进制相移电路，其特征在于，
所述数据时钟恢复部的构成包括比较器和互斥反或(Exclusive-NOR)，
通过将所述数字数据信号和通过所述比较器由所述延迟的下边带模拟信号生成的数据信号，通过所述Exclusive-NOR门计算，恢复数据时钟。
4.一种超低功率用宽带异步式二进制相移解调方法，该方法利用相位以180度对齐的一阶边带滤波器，其特征在于，包括以下步骤：
边带分离及下边带信号延迟步骤，以截至频率为载波频率的一阶滤波器将调制的信号分离为下边带和上边带，并输出下边带模拟信号以预定相位延迟的模拟信号和上边带模拟信号；
数据解调步骤，通过具有迟滞特征的电路，将相位差以180度对齐的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和生成的信号，即与BPSK调制信号的相位变化部分对应显示的模拟脉冲信号，进行锁存(Latch)，从而解调数字数据；以及
数据时钟恢复步骤，利用数字化所述下边带模拟信号的信号和所述解调的数字数据信号，恢复数据时钟，
所述边带分离及下边带信号延迟步骤，包括：
将所述调制的信号以截至频率为载波频率的一阶高通滤波器(1stOrderHPF)，分离为上边带模拟信号的步骤；
将所述调制的信号以截至频率为载波频率的一阶低通滤波器(1stOrderLPF)，分离为下边带模拟信号的步骤；以及
基于所述下边带模拟信号以预定相位延迟的步骤，
调制所述数字数据的步骤包括：
基于相位差以180度对齐的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号，基于加法器BPSK，生成在调制信号的相位变化部分显示的模拟脉冲信号的步骤；以及
基于所述具有迟滞特性的电路，即施米特触发器(Schmitt-Trigger)，通过锁存(Latch)所述模拟脉冲信号，解调数字数据的步骤，
恢复所述数据时钟的步骤包括：
基于比较器将所述延迟的下边带模拟信号变换为数据信号，
基于Exclusive-NOR门，比较所述变化的下边带数据信号和所述解调的数字数据信号，恢复数据时钟的步骤，
由所述一阶LPF分离的下边带模拟信号相比于由所述一阶HPF分离的上边带模拟信号，要慢载波频率的1/4周期，以载波频率为中心从上边带至下边带的相位差以载波频率的1/4周期稳定的形成，因此，通过延迟电路，基于下边带模拟信号再次放慢载波频率的1/4周期，通过具有迟滞特性的电路，锁存(Latch)基于以180度对齐的所述延迟的下边带模拟信号和所述上边带模拟信号之和而显示的包括正脉冲和负脉冲的模拟脉冲信号，从而使异步式解调数据变得容易。
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