CN107404451B - 一种bpsk解调方法及装置、接收机 - Google Patents

Abstract

一种BPSK解调方法及装置、接收机。所述方法包括：当接收到副载波调制信号时，对所述副载波调制信号进行匹配滤波，获得相应的滤波数据，基于所述滤波数据，产生基准副载波；基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据；根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息。应用上述方案，可以使得BPSK解调过程更加简单。

Description

一种BPSK解调方法及装置、接收机

技术领域

本发明涉及信号解调技术领域，具体涉及一种BPSK解调方法及装置、接收机。

背景技术

国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)14443协议中规定了接近式卡(Proximity Card，PICC)到接近式设备(Proximity Device，PCD)之间的通信接口是在副载波上的二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制，并且规定了TypeA及TypeB两种数据传输类型。

在ISO14443协议的规定中，TypeA及TypeB两种类型的数据帧的结构存在一定差异。其中，TypeA数据帧的结构比较简单，TypeB数据帧的传输相对复杂。但在每一帧数据的传输过程中，任何一种类型的数据在开始传输之前都先传输一段时间相位不变的前导码，之后开始传输数据。在TypeB数据帧的结构中，该段时间称为前导码同步时间TR1。

在TypeA数据帧中，后续比特数据都按基本时间单位(Elementary Time Unit，ETU)同步传输，其中，前导码与后续比特数据之间的边界点称为同步点。在TypeB数据帧中，除TR1外，还包括以下几个位场：帧开始SOF，数据场Character，额外保护时间EGT，以及帧结束EOF。其中，Character是TypeB数据帧中基本结构，每个Character后面都有EGT。并且，SOF、Character、EGT以及EOF的长度均是不确定的。TR1与SOF、SOF与Character、Character与EGT，以及EGT与EOF之间的边界点，均为同步点。

因此，在现有技术中，无论是解调TypeA数据，还是解调TypeB数据，均需要依次确定数据帧中的各个同步点，在已经同步的基础上，再作相干解调，获得各帧数据所携带的数据信息。

然而，上述方法比较复杂，实施难度较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何更加简单地对副载波调制信号进行BPSK解调。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种BPSK解调方法，所述包括：当接收到副载波调制信号时，对所述副载波调制信号进行匹配滤波，获得相应的滤波数据，所述滤波数据适于检测当前帧数据的前导码；基于所述滤波数据，产生基准副载波，所述基准副载波为与所述滤波数据中幅度值最大的点相位相同的副载波，所述幅度值最大的点位于所述滤波数据中对应前导码的长度内；基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据；根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

可选地，所述基于所述滤波数据，产生基准副载波，包括：基于所述滤波数据，检测当前帧数据的前导码；在所述滤波数据中，对应所述前导码的长度内，获取幅度值最大的点；在与所述幅度值最大的点对应的时刻，产生所述基准副载波。

可选地，所述基准副载波的高、低电平分别对应数值1和数值-1。

可选地，所述基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据，包括：将所述基准副载波与所述当前帧数据作相乘运算；对相乘后的数据进行匹配滤波，得到所述基带数据。

可选地，所述根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息，包括：根据所述基带数据，并按照相关协议的规定，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

本发明实施例还提供了一种BPSK解调装置，所述装置包括：匹配滤波单元，适于当接收到副载波调制信号时，对所述副载波调制信号进行匹配滤波，获得相应的滤波数据，所述滤波数据适于检测当前帧数据的前导码；基准副载波产生单元，适于基于所述滤波数据，产生基准副载波，所述基准副载波为与所述滤波数据中幅度值最大的点相位相同的副载波，所述幅度值最大的点位于所述滤波数据中对应前导码的长度内；基带数据获取单元，适于基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据；数据信息获取单元，适于根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

可选地，所述基准副载波产生单元包括：检测子单元，适于基于所述滤波数据，检测当前帧数据的前导码；获取子单元，适于在所述滤波数据中，对应所述前导码的长度内，获取幅度值最大的点；产生子单元，适于在所述幅度值最大的点对应的时刻，产生基准副载波。

可选地，所述基准副载波的高、低电平分别对应数值1和数值-1。

可选地，所述基带数据获取单元，包括：运算子单元，适于将所述基准副载波与所述当前帧数据作相乘运算；匹配滤波子单元，适于对相乘后的数据进行匹配滤波，得到所述基带数据。

可选地，所述匹配滤波子单元对应的匹配滤波系数的长度为副载波的整数倍，且大于等于1个副载波的宽度，小于等于1个比特持续时间的宽度。

可选地，所述数据信息获取单元，适于根据所述基带数据，并按照相关协议的规定，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

可选地，所述匹配滤波单元对应的匹配滤波系数为整数个相位相同的副载波，且长度小于所述前导码的长度。

本发明实施例提供了一种接收机，所述接收机包括上述任一种的BPSK解调装置。

通过先对副载波调制信号进行匹配滤波，再基于滤波数据产生基准副载波，进而可以基于所述基准副载波去除所述副载波调制信号中的副载波，得到相应的基带数据，从而可以根据所述基带数据获得所述当前帧数据携带的数据信息。采用上述方案，无需先确定每帧数据中的同步点，再做相干解调，仅需获取基准副载波，利用所述基准副载波去除所述副载波调制信号中的副载波，得到相应的基带数据，即可获得所述当前帧数据携带的数据信息，对副载波调制信号的BPSK解调更加简单。

进一步地，将所述基准副载波的高、低电平分别对应1和-1，可以去掉所述副载波调制信号中的直流影响。

进一步地，将所述匹配滤波子单元对应的匹配滤波系数的长度，设置为为副载波的整数倍，且大于等于1个副载波的宽度，小于等于1个ETU的宽度，可以把所述副载波调制信号中的能量集中起来，提高信噪比。

附图说明

图1是本发明实施例中一种BPSK解调方法的流程图；

图2是本发明实施例中一种基准副载波的产生过程示意图；

图3是本发明实施例中一种解调波形示意图；

图4是本发明实施例中一种BPSK解调装置的结构示意图。

具体实施方式

目前，无论是解调TypeA数据，还是解调TypeB数据，均需要依次确定数据帧中的各个同步点，在已经同步的基础上，再做相干解调，获得各帧数据所携带的数据信息，解调过程复杂，实施难度较大。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种BPSK解调方法，应用所述方法，通过先对副载波调制信号进行匹配滤波，再基于滤波数据产生基准副载波，进而可以基于所述基准副载波去除所述副载波调制信号中的副载波，得到相应的基带数据，从而可以根据所述基带数据获得所述当前帧数据携带的数据信息，相对于现有技术，无需先确定每帧数据中的同步点，再做相干解调，仅需获取基准副载波，利用所述基准副载波去除所述副载波调制信号中的副载波，得到相应的基带数据，即可获得所述当前帧数据携带的数据信息，使得BPSK解调过程更加简单。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

由于在信号的调制过程中，先将基带数据调制在副载波上，再将副载波调制信号调制在主载波上。因此，在信号的解调过程中，可以先从接收到的信号中去除主载波，得到副载波调制信号，再从副载波调制信号中去除副载波，得到基带数据。也就是说，利用BPSK调制的逆过程进行解调，可以获取到相应的数据信息。基于此，参照图1，本发明实施例提供了一种BPSK解调方法，应用所述方法可以对副载波调制信号中的任一帧数据进行解调。

具体地，所述方法可以包括如下步骤：

步骤11，当接收到副载波调制信号时，对所述副载波调制信号进行匹配滤波，获得相应的滤波数据。

解调开始后，可以先对所述副载波调制信号进行匹配滤波，以检测当前帧数据的前导码。在具体实施中，设置相应的匹配滤波参数，通过对所述副载波调制信号进行匹配滤波，得到相应的滤波数据，将滤波数据大于相应的阈值的时刻，作为所述当前帧数据的前导码到来的时刻。

例如，参照图2，对副载波调制信号s进行匹配滤波，可以获得相应的滤波数据s1。将所述滤波数据s1中大于阈值p1的时刻t1，作为所述当前帧数据的前导码到来的时刻。也就是说，时刻t1即当前帧前导码到来的时刻。

步骤12，基于所述滤波数据，产生基准副载波。

在具体实施中，所述基准副载波为与所述滤波数据中幅度值最大的点相位相同的副载波，所述幅度值最大的点位于所述滤波数据中对应前导码的长度内。其中，所述副载波即传输频率为848K的方波。

在具体实施中，基于所述滤波数据产生基准副载波时，可以先基于所述滤波数据，检测当前帧数据的前导码，进而可以在所述滤波数据中，对应所述前导码的长度内，获取幅度值最大的点，在与所述幅度值最大的点对应的时刻，产生所述基准副载波。

例如，参照图2，当检测到前导码在t1时刻到来时，从滤波数据s1中对应前导码的长度内，选择幅度值最大的点，即点a1，并在点a1对应的时刻t2产生基准副载波s2。该基准副载波的相位与点a1的相位相同。也就是说，所述基准副载波为与点a1的相位相同且传输频率为848K的方波。

需要说明的是，在具体实施中，所述基准副载波的高电平可以对应数值1，低电平可以对应数值0，也可以对应数值-1。当所述基准副载波的高电平对应数值1，低电平对应数值-1时，可以去掉副载波调制信号中的直流影响。

步骤13，基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据。

在具体实施中，基于所述基准副载波，可以采用多种方式去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据。

本发明的一实施例中，可以将所述基准副载波与所述当前帧数据作相乘运算，再对相乘后的数据进行匹配滤波，得到所述基带数据。当所述基准副载波的高电平对应数值1，低电平对应数值-1时，与所述当前帧数据作相乘运算，实际上只要当前帧数据作保持和取负两种操作，不需要用到乘法器，消耗资源很小。

步骤14，根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

由于所述基带数据为对原始的数据信息进行调制前的数据，因此，根据所述基带数据，可以获得所述当前帧数据携带的数据信息。通常情况下，根据所述基带数据，可以按照相关协议的规定，获得所述当前帧数据携带的数据信息。其中，所述相关协议包括但不限于ISO14443协议，只要应用本发明实施例中所述的解调方法时，使用一种固定频率方波信号作为副载波，且该副载波中包含前导码即可。

例如，根据ISO14443协议的规定，在TypeB数据帧中，包含若干个Character，但每个Character后面都有EGT。每个Character的长度均为10bit，SOF、EGT以及EOF的长度均是不确定的。SOF和Character的起始比特为0，结束比特为1，EGT的起始比特为0，并且EGT是保持与逻辑“1”相位相同的副载波调制。

下面结合图3，对上述BPSK解调过程进行详细描述：

参照图3，对副载波调制信号s进行匹配滤波后，得到滤波数据s1。当滤波数据s1大于阈值p1时，当前帧数据的前导码到来。在滤波数据s1的幅度最大点a1产生基准副载波，再将所产生的基准副载波与副载波调制信号相乘，得到数据s3。将数据s3进行匹配滤波，得到滤波数据s4，也就是基带数据s4。最后从基带数据s4获得所述当前帧数据携带的数据信息。

当所述基准副载波的高电平对应数值1，低电平对应数值-1时，原始副载波调制信号s中的直流乘以高频的基准副载波后，会使得数据s3中包含高频的成分。之后，经过一个匹配滤波，本质上是将一段时间的数据s3中的数据累加起来。由于所述一段时间是副载波周期的整数倍，而每个副载波周期内的累加都会让直流变为0，从而数据s3经过匹配滤波会消除副载波调制信号s中的直流信号的干扰。

由上述内容可知，通过先对副载波调制信号进行匹配滤波，再基于滤波数据产生基准副载波，进而可以基于所述基准副载波去除所述副载波调制信号中的副载波，得到相应的基带数据，从而可以根据所述基带数据获得所述当前帧数据携带的数据信息，可以使得BPSK解调过程更加简单。

为了使本领域技术人员更好地理解和实现本发明，以下对上述BPSK解调方法对应的装置进行详细描述。

参照图4，本发明实施例提供了一种BPSK解调装置，所述装置40可以包括：匹配滤波单元41，基准副载波产生单元42，基带数据获取单元43以及数据信息获取单元44。其中:

所述匹配滤波单元41，适于当接收到副载波调制信号时，对所述副载波调制信号进行匹配滤波，获得相应的滤波数据，所述滤波数据适于检测当前帧数据的前导码；

所述基准副载波产生单元42，适于基于所述滤波数据，产生基准副载波，所述基准副载波为与所述滤波数据中幅度值最大的点相位相同的副载波，所述幅度值最大的点位于所述滤波数据中对应前导码的长度内；

所述基带数据获取单元43，适于基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据；

所述数据信息获取单元44，适于根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

在具体实施中，所述基准副载波产生单元42可以包括：检测子单元421，获取子单元422以及产生子单元423。其中：

所述检测子单元421，适于基于所述滤波数据，检测当前帧数据的前导码；

所述获取子单元422，适于在所述滤波数据中，对应所述前导码的长度内，获取幅度值最大的点；

所述产生子单元423，适于在所述幅度值最大的点对应的时刻，产生基准副载波。

在具体实施中，所述基准副载波的高、低电平可以分别对应数值1和数值-1。

在具体实施中，所述基带数据获取单元43可以包括：运算子单元431以及匹配滤波子单元432。其中：

所述运算子单元431，适于将所述基准副载波与所述当前帧数据作相乘运算；

所述匹配滤波子单元432，适于对相乘后的数据进行匹配滤波，得到所述基带数据。

在具体实施中，所述匹配滤波子单元432对应的匹配滤波系数的长度，为副载波的整数倍，且大于等于1个副载波的宽度，小于等于1个比特持续时间的宽度。

在具体实施中，所述数据信息获取单元44，适于根据所述基带数据，并按照相关协议的规定，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

在具体实施中，所述匹配滤波单元41对应的匹配滤波系数为整数个相位相同的副载波，且长度小于所述前导码的长度。

需要说明的是，所述匹配滤波子单元432以及匹配滤波单元41对应的匹配滤波系数，可以根据所述副载波调制信号的传输频率、解调信噪比以及所消耗的硬件资源进行设置。也就是说，不同的传输频率、解调信噪比以及所消耗的硬件资源，所对应的匹配滤波系数的值也就不同。可以理解的是，匹配滤波系数的长度越长，解调信噪比也就越高，但是所消耗的硬件资源也就越大。

本发明的实施例还提供了一种接收机，所述接收机包括上述任一种的BPSK解调装置。利用所述BPSK解调装置对接收到的副载波调制信号进行解调，可以更加准确地获得副载波调制信号中携带的数据信息，有利于后续的操作。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种BPSK解调方法，其特征在于，包括：

当接收到副载波调制信号时，对所述副载波调制信号进行匹配滤波，获得相应的滤波数据，所述滤波数据适于检测当前帧数据的前导码；

基于所述滤波数据，产生基准副载波，所述基准副载波为与所述滤波数据中幅度值最大的点相位相同的副载波，所述幅度值最大的点位于所述滤波数据中对应前导码的长度内；在所述幅度值最大的点对应的时刻，产生所述基准副载波；

基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据，包括：将所述基准副载波与所述当前帧数据作相乘运算；对相乘后的数据进行匹配滤波，得到所述基带数据；

根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

2.如权利要求1所述的BPSK解调方法，其特征在于，所述基准副载波的高、低电平分别对应数值1和数值-1。

3.如权利要求1所述的BPSK解调方法，其特征在于，所述根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息，包括：

根据所述基带数据，并按照相关协议的规定，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

4.一种BPSK解调装置，其特征在于，包括：

匹配滤波单元，适于当接收到副载波调制信号时，对所述副载波调制信号进行匹配滤波，获得相应的滤波数据，所述滤波数据适于检测当前帧数据的前导码；

基准副载波产生单元，适于基于所述滤波数据，产生基准副载波，所述基准副载波为与所述滤波数据中幅度值最大的点相位相同的副载波，所述幅度值最大的点位于所述滤波数据中对应前导码的长度内；在所述幅度值最大的点对应的时刻，产生基准副载波；

基带数据获取单元，适于基于所述基准副载波，去除所述副载波调制信号中的副载波，得到对应的基带数据；所述基带数据获取单元，包括：运算子单元，适于将所述基准副载波与所述当前帧数据作相乘运算；匹配滤波子单元，适于对相乘后的数据进行匹配滤波，得到所述基带数据；

数据信息获取单元，适于根据所述基带数据，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

5.如权利要求4所述的BPSK解调装置，其特征在于，所述基准副载波产生单元包括：

检测子单元，适于基于所述滤波数据，检测当前帧数据的前导码；

获取子单元，适于在所述滤波数据中，对应所述前导码的长度内，获取幅度值最大的点；

产生子单元，适于在所述幅度值最大的点对应的时刻，产生基准副载波。

6.如权利要求4所述的BPSK解调装置，其特征在于，所述基准副载波的高、低电平分别对应数值1和数值-1。

7.如权利要求4所述的BPSK解调装置，其特征在于，所述匹配滤波子单元对应的匹配滤波系数的长度为副载波的整数倍，且大于等于1个副载波的宽度，小于等于1个比特持续时间的宽度。

8.如权利要求4所述的BPSK解调装置，其特征在于，所述数据信息获取单元，适于根据所述基带数据，并按照相关协议的规定，获得所述当前帧数据携带的数据信息。

9.如权利要求4所述的BPSK解调装置，其特征在于，所述匹配滤波单元对应的匹配滤波系数为整数个相位相同的副载波，且长度小于所述前导码的长度。

10.一种接收机，其特征在于，包括权利要求4～9任一项所述的BPSK解调装置。

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