CN108183722B - 电子收费接收器及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子收费接收器，包括：包络检测模块，被配置成根据幅度调制AM信号获取所述AM信号的包络；平均模块，被连接到包络检测模块并且被配置成获取包络的平均值；直流阻断模块，被连接到包络检测模块和平均模块，并且被配置成从包络中消除平均值；比较模块，被连接到直流阻断模块并且被配置成对平均值和包络每一个振幅值；校正模块，被连接到比较模块和直流阻断模块，被配置成校正来自比较模块的而输出值；和解码模块，被连接到校正模块，并且被配置成对来自校正模块的校正的输出值进行解码。本发明通过改进接收器以提高接收器在接收信号很弱的情况下的接收性能，从而提高了通讯距离和可靠性。

Description

电子收费接收器及其运行方法
技术领域
本申请涉及一种用于改善接收性能的无线通信系统，更具体地但并非特定地涉及一种使用双语空间编码规则(FM0)并由幅度调制的电子收费系统(ETC)接收器，例如，中国GB/T 20851国家标准的电子收费系统(ETC)。
背景技术
一般而言，传统通信系统在一定距离内接收信号，并输出没有失真的解调信号。如果通信系统接收到比该一定距离更远的微弱信号，则可能会输出失真信号。
为了增加通信距离并提高通信的可靠性，可能需要一种用于改善接收性能的ETC接收器及其运行方法。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种ETC接收器及其运行方法使用校正模块来提高接收性能。
在一个实施例中，在电子收费(ETC)接收器的运行方法中，ETC接收器包括：包络检测模块，连接到包络检测模块的平均模块，连接到包络检测模块和平均模块的直流阻断模块，连接到直流阻断模块的比较模块，连接到比较模块和直流阻断模块的校正模块，以及连接到校正模块的解码器；该方法包括：使用包络检测模块根据幅度调制(AM)信号获取所述AM信号的包络；；使用平均模块获得包络的平均值；使用直流阻断模块从包络中消除平均值；使用比较模块比较包络的平均值和每一个振幅值，其中如果振幅值大于平均值，则输出1，如果振幅值小于平均值，则输出0；使用校正模块校正来自比较模块的输出值；和，使用解码模块对来自校正模块的校正的输出值进行解码。
在另一个实施例中，该方法还包括：使用连接到包络检测模块的幅度限制模块，在对AM信号进行包络之前限制AM信号的幅度值。
在另一个实施例中，该设备包括：包络检测模块，被配置成根据幅度调制(AM)信号获取AM信号的包络；平均模块，被连接到包络检测模块并被配置成获取包络的平均值；直流阻断模块，被连接到包络检测模块和平均模块，并被配置从包络中消除平均值；比较模块，被连接到直流阻断模块并被配置成比较包络的平均值和该包络的每一个振幅值，其中如果振幅值大于平均值，则输出1，如果振幅值小于平均值，则输出0；校正模块，被连接到比较模块和直流阻断模块，并被配置成校正来自比较模块的输出值；和，解码模块，被连接到校正模块并被配置成对来自校正模块的已校正的输出值进行解码。
在另一个实施例中，该设备还包括：幅度限制模块，被连接到包络检测模块并被配置成在对AM信号进行包络之前，限制AM信号的振幅值。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：1.通过对接收器作改进，极大地提高了接收器接收弱通讯信号的能力，进一步增加了可通讯距离和可靠性。2.具有较高的通讯灵敏度，并且接收器的安装位置更加的灵活多变。3.在同等接收要求下，极大地降低了发射机的功耗需求，而且进一步地降低了发射机对环境的电磁干扰。4.能够适用于厚度较大的车窗玻璃，而不降低接收器的通讯能力。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
下面参照附图对本发明的非限制性的、非穷尽的实施例进行描述，其中，除非另有说明，在各个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1是本发明的一个实施例中的ETC接收器的结构示意图。
图2是本发明的另一个实施例中的ETC接收器的结构示意图。
图3是本发明的一个实施例中的用于改善ETC接收器接收性能的方法流程图。
图4是本发明的进一步实施例中的用于改善ETC接收器接收性能的方法流程图。
图5是本发明的一个实施例的图4所示的校正规则的流程图。
图6是本发明的一个实施例中图4所示的另一校正规则的流程图。
具体实施方式
现在将描述本发明的各个方面和各个实施例。下面的描述提供了具体细节，以彻底地理解和实施这些实施例。但是，本领域的技术人员能够了解，本发明可以在没有这些细节的情况下实施。另外，一些众所周知的结构或功能可能没有详细的揭示或描述，以避免不必要的使相关说明发生混淆。
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
图1是本发明的一个实施例中的ETC接收器100的结构示意图。ETC接收器100包括包络检测模块110，连接到包络检测模块110的平均模块120，连接到包络检测模块110和平均模块120的直流阻断模块130，连接到直流阻断模块130的比较模块140，连接到比较模块140和直流阻断模块130的校正模块150，和连接到校正模块150的解码模块160。
在一个实施例中，包络检测模块110接收幅度调制(AM)信号并对AM信号进行包络，其中AM信号在被发送之前根据双语进空间编码规则(FM0)被编码，并且AM信号具有多个FMO编码符号，每一个FM0编码符号具有两个比特。然后，包络检测模块110将AM信号的包络输出到平均模块120和直流阻断模块130。平均模块120接收AM信号的包络并获取AM信号的包络的平均值，然后将获取的平均值输出到直流阻断模块130和比较模块140。直流阻断模块130接收来自包络检测模块110的AM信号的包络和来自平均模块120的获得的平均值，并从AM信号的包络的每一个振幅值中减去获得的平均值，以消除来自AM信号的包络的直流分量。然后，直流阻断模块130将没有直流分量的的每个振幅值输出到校正模块150。比较模块140接收来自平均模块120的平均值，并比较平均值和AM信号的包络的每一个振幅值，其中，如果振幅值大于平均值，则输出1，如果振幅值小于平均值，则输出0。然后，比较模块140将比较值，即0或1输出到校正模块150。校正模块150接收来自直流阻断模块130的没有直流分量的振幅值和来自比较模块140的比较值，并基于没有直流分量的振幅值，根据校正规则对比较值进行校正，如下所述。然后，校正模块150将校正值输出到解码模块160。解码模块160然后根据双语空间解码规则解码校正值，并输出解码值。具体地说，解码模块160一次性获取两个校正值；并确定两个校正值是否相同，如果两个校正值相同则输出1，否则输出0。
在本实施例中，校正模块150根据校正规则对比较值进行校正，具体包括：将FM0编码符号的第一比特比特设置为奇数符号，将FM0编码符号的第二比特比特设置为偶数符号，输入到比较模140的振幅值为rx_slice_in；从比较模块140输出的比较值为rx_fm0；以及从校正模块150输出的校正值为rx_fm0_co。
对于一个奇数符号，校正模块150根据校正规则对符号进行校正：首先，假设符号的序列号为k，然后判断：如果rx_fm0(k)＝＝rx_fm0_co(k-1)，则输出rx_fm0_co(k)＝～rx_fm0(k)，即，翻转rx_fm0(k)的值。例如，如果rx_fm0(k)的值为0，那么rx_fm0_co(k)的值为1，而如果rx_fm0(k)的值为1，那么rx_fm0_co(k)的值为0。否则，输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)。
对于一个偶数符号，校正模块150根据另一校正规则对该符号进行校正：首先，假设符号的序列号为k，并按下述条件进行计算：
COND1＝＝(rx_fm0(k+1)＝＝rx_fm0(k+2))&&(abs(rx_slice_in(k+1))/2<abs(rx_slice_in(k+2)))&&(abs(rx_slice_in(k+1))/2<abs(rx_slice_in(k)))
其中，abs(rx_slice_in(k+1))/2表示取得rx_slice_in(k+1)的绝对值并获得例如该值的一半。然后，确定该值的一半是否小于rx_slice_in(k+2)的绝对值。另外，该条件可以使用该值的其他百分比与rx_slice_in(k+2)的绝对值比较，例如该值的三分之一。
类似地，可以使用例如abs(rx_slice_in(k+1))/3<abs(rx_slice_in(k))替换abs(rx_slice_in(k+1))/2<abs(rx_slice_in(k))。
然后，校准模块150还根据校正规则对偶数符号进行校正以确定：是否rx_fm0(k)＝＝rx_fm0(k+1)？，如果否，则输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)。
如果是，则进一步确定rx_fm0(k)＝＝rx_fm0(k-1)？
如果否，则进一步确定是否满足COND1和
如果是，则进一步确定是否rx_fm0(k+1)＝＝rx_fm0(k+2)。如果是，则进一步确定是否abs(rx_slice_in(k))<abs(rx_slice_in(k+1))，并且如果rx_slice_in(k)的绝对值小于rx_slice_in(k+1)的绝对值，则输出rx_fm0_co(k)＝～rx_fm0(k)，否则，输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)；如果否，则进一步确定是否abs(rx_slice_in(k))/2<abs(rx_slice_in(k+1))，并且如果rx_slice_in(k)的绝对值的一半小于rx_slice_in(k+1)的绝对值，则输出rx_fm0_co(k)＝～rx_fm0(k)，其中绝对值的百分比也可以是例如三分之一，否则，输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)。
根据上述对奇数或偶数符号的校正规则，校正模块150可以校正来自比较模块140的输出值，因此接收器100可以提高输出信号的精度，以改善通信的距离和可靠性。
图2是本发明的另一个实施例中的ETC接收器200的结构图。在图2中，ETC接收器200还包括振幅限制模块210，其连接到包络检测模块220并被配置成在对AM信号进行包络之前限制AM信号的振幅值。包络检测模块220、平均模块230、直流阻断模块240、比较模块260、校正模块250和解码模块270具有与图1所示的包络检测模块110、平均模块120、直流阻断模块130、比较模块140、校正模块150和解码模块160相同的功能和连接方式。
在本实施例中，幅度限制模块210被配置为如果AM信号的振幅值大于阈值则输出阈值，如果振幅值小于负阈值则输出负阈值，否则输出振幅值；其中阈值是正值，并且可根据不同ETC接收器的不同接收要求确定。在幅度限制模块210中限制AM信号的振幅值有助于校正模块250获得更精确的校正条件，从而可以进一步提高接收器200的输出信号的精度。
图3是本发明的一个实施例中，用于改善ETC接收器的接收性能的方法300的流程图。如图3所示，方法300包括：步骤310，使用包络检测模块包络幅度调制(AM)信号，其中在发送AM信号之前，根据双语空间编码规则(FM0)对AM信号进行编码，因此AM信号具有多个FM0编码符号而且每一个FM0编码符号具有两比特；步骤320，使用平均模块获得AM信号的包络的平均值；步骤330，使用直流阻断模块消除来自AM信号的包络的平均值，也就是从AM信号的包络的每一个振幅值中减去获得的平均值，以获取没有直流分量的振幅值；步骤340，使用比较模块比较平均值和AM信号的包络的每一个振幅值，其中，如果振幅值大于平均值，则输出1，如果振幅值小于平均值，则输出0；步骤350，使用校正模块根据没有直流分量的振幅值，基于如下进一步描述的校正规则，校正来自比较模块的比较值；以及，步骤360，使用解码模块对来自校正模块的校正输出值进行解码。
图4是本发明的进一步实施例中的用于改善ETC接收器的接收性能的方法400的流程图。在图4中，步骤420到450与图3中的步骤310到340是相同的。在一个实施例中，在步骤420之前，方法400还包括步骤410：使用幅度限制模块限制幅度调制(AM)信号的振幅值，然后在步骤420中，被限制的AM信号将会被包络检测模块包络(如图3的步骤310一样)。在步骤420到450之后，方法400包括：步骤460，如果输出值是FM0编码符号的第一比特，则利用第一校正规则对输出值进行校正；步骤460，如果输出值是FM0编码符号的第二比特，则利用第二校正规则对输出值进行校正，其中第一校正规则与第二校正规则不相同；步骤470，一次性采集两个输出值并确定这两个输出值是否相同；步骤480，如果这两个值相同则输出1，如果不同则输出0。
在本实施例中，图4中的步骤460中的第一校正规则具体包括，如图5所示：步骤510，将FM0编码符号的第一比特设置为奇数符号，将FM0符号的第二比特设置为偶数符号，将输入比较模块140的振幅值设置为rx_slice_in，将从比较模块140输出的比较值设置为rx_fm0，以及，将从校正模块150输出的校正值设置为rx_fm0_co；步骤520，确定来自比较模块的输出值是否是奇数符号；如果来自比较模块的输出值不是奇数符号，则进行步骤530用于校正如图6所示的偶数符号的处理，并且如果来自比较模块的输出值是奇数符号，则进行步骤540将输出值的序列号设置为k。然后，步骤550，确定是否rx_fm0(k)＝＝rx_fm0_co(k-1)，并进行步骤570输出rx_fm0_co(k)＝～rx_fm0(k)，否则进行步骤560输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)。
仍在该实施例中，图4步骤460中的第二校正规则具体包括：如图6所示的步骤605，将输出值的序列号设置为k；步骤610，计算COND1＝＝(rx_fm0(k+1)＝＝rx_fm0(k+2))&&(abs(rx_slice_in(k+1))/2<abs(rx_slice_in(k+2)))&&(abs(rx_slice_in(k+1))/2<abs(rx_slice_in(k)))。
其中abs(rx_slice_in(k+1))/2表示取rx_slice_in(k+1)的绝对值并获取例如该值的一半。然后，确定该值的一半是否小于rx_slice_in(k+2)的绝对值。另外，该条件可以使用该值的其他百分比与rx_slice_in(k+2)的绝对值比较，例如，该值的三分之一。类似地，abs(rx_slice_in(k+1))/2<abs(rx_slice_in(k))可以替换为abs(rx_slice_in(k+1))/3<abs(rx_slice_in(k))。
方法600还包括步骤615是否rx_fm0(k)＝＝rx_fm0(k+1)？。
如果否，则进行步骤655输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)。
如果是，则进行步骤630进一步确定rx_fm0(k)＝＝rx_fm0(k-1)？。
如果否，则进行步骤620进一步确定是否满足COND1并且是否abs(rx_slice_in(k))<abs(rx_slice_in(k+1))。如果不满足COND1并且rx_slice_in(k)的绝对值小于rx_slice_in(k+1)的绝对值，则进行步骤625输出rx_fm0_co(k)＝～rx_fm0(k)，否则进行步骤655输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)。
如果是，则进行步骤635进一步确定rx_fm0(k+1)＝＝rx_fm0(k+2)。如果是，则进行步骤645进一步确定abs(rx_slice_in(k))<abs(rx_slice_in(k+1))，并且如果rx_slice_in(k)的绝对值小于rx_slice_in(k+1)的绝对值，则进行步骤650输出rx_fm0_co(k)＝～rx_fm0(k)，否则，进行步骤655输出rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)；否则，进一步确定(步骤640)abs(rx_slice_in(k))/2<abs(rx_slice_in(k+1))，并且如果rx_slice_in(k)的绝对值的一半小于rx_slice_in(k+1)的绝对值，则输出(步骤645)rx_fm0_co(k)＝～rx_fm0(k)，其中绝对值的百分数也可以是例如三分之一，否则，输出(步骤655)rx_fm0_co(k)＝rx_fm0(k)。
根据上述对于奇数或偶数符号的校正规则，可以校正来自比较模块的输出值，从而通过增加输出信号的精确度来提高通信的距离和可靠性。另外，利用图4中的限制(步骤410)校正模块(例如，图1中的校正模块150或图2中的校正模块250)可以获得更精确的校正条件，从而进一步提高输出信号的精确度。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还是本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何组合的方法。本发明的专利保护范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构组件，，或者如果他们包括于权利要求的字面语言无实质差异的等同结构组件，则这样的其他的示例在权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电子收费ETC接收器，其特征在于，包括：
包络检测模块，被配置成根据幅度调制AM信号获取所述AM信号的包络；
平均模块，被连接到所述包络检测模块并且被配置成获取所述包络的平均值；
直流阻断模块，被连接到所述包络检测模块和所述平均模块，并且被配置成从所述包络消除所述平均值；
比较模块，被连接到所述包络检测模块和所述平均模块并且被配置成对所述平均值和所述包络的每一个振幅值进行比较，其中，如果所述振幅值大于所述平均值，则输出1，如果所述振幅值小于所述平均值，则输出0；
校正模块，被连接到所述比较模块和所述直流阻断模块，并且被配置成对来自所述比较模块的输出值进行校正，如果所述输出值是FM0编码符号的第一比特，则使用第一校正规则校正所述输出值；如果所述输出值是FM0编码符号的第二比特，则使用第二校正规则校正所述输出值；其中所述第一校正规则和所述第二校正规则不相同；以及
解码模块，被连接到所述校正模块并且被配置成对来自所述校正模块的所述校正的输出值进行解码，一次获取两个校正的输出值；确定所述两个校正的输出值是否相同，如果所述两个校正的输出值相同，则输出1；和如果所述两个校正的输出值不相同，则输出0。
2.如权利要求1所述的ETC接收器，其特征在于，还包括：
幅度限制模块，被连接到所述包络检测模块并且被配置成对所述AM信号进行包络检测之前限制所述AM信号的振幅值。
3.如权利要求2所述的ETC接收器，其特征在于，所述幅度限制模块还被配置成：
如果所述振幅值大于阈值，则输出所述阈值；
如果所述振幅值小于负阈值，则输出所述负阈值；
否则，输出所述振幅值，其中所述阈值是正值。
4.一种电子收费ETC接收器的运行方法，其特征在于，所述ETC接收器包括：
包络检测模块，
连接到所述包络检测模块的平均模块，
连接到所述包络检测模块和所述平均模块的直流阻断模块，
连接到所述包络检测模块和所述平均模块的比较模块，
连接到所述比较模块和所述直流阻断模块的校正模块，以及
连接到所述校正模块的解码模块；
所述方法包括：
使用所述包络检测模块获取幅度调制AM信号的包络；
使用所述平均模块获取所述包络的平均值；
使用所述直流阻断模块从所述包络消除所述平均值；
使用比较模块对所述平均值和所述AM信号的每一个振幅值进行比较，如果所述振幅值大于所述平均值，则输出1，如果所述振幅值小于所述平均值，则输出0；使用所述校正模块校正来自所述比较模块的输出值，如果所述输出值是FM0编码符号的第一比特，则使用第一校正规则校正所述输出值；如果所述输出值是FM0编码符号的第二比特，则使用第二校正规则校正所述输出值；其中所述第一校正规则和所述第二校正规则不相同；以及，使用解码模块对来自所述校正模块的所述校正的输出值进行解码，一次获取两个校正的输出值；确定所述两个校正的输出值是否相同，如果所述两个校正的输出值相同，则输出1；和如果所述两个校正的输出值不相同，则输出0。
5.如权利要求4所述的电子收费ETC接收器的运行方法，其特征在于，还包括：
使用连接到所述包络检测模块的幅度限制模块，在包络检测所述AM信号之前限制所述AM信号的振幅值。
6.如权利要求5所述的电子收费ETC接收器的运行方法，其特征在于，所述限制所述AM信号的振幅值的步骤还包括以下子步骤：
如果所述振幅值大于阈值，则输出所述阈值；
如果所述振幅值小于负阈值，则输出所述负阈值；和
否则，输出所述振幅值，其中所述阈值是正值。
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