CN112688892B - 子载波检测方法、载波信号解调方法和解调装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种子载波检测方法、载波信号解调方法和解调装置，该子载波检测方法获得所述一个码元周期内的子载波信号的每一个实际过零点至起始点的实际距离，并与所述待检测信号的每一个理想过零点至理想起始点的理想距离相比较，获得多个偏离值，将所述多个偏离值与容差比较，在所述多个偏离值均处于所述容差的范围内的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波，提高了判断待检测信号中的子载波是否存在的准确性。本发明的载波信号解调方法采用本发明的子载波检测方法判断对应码元周期内子载波是否存在，准确度高，降低了误码率。本发明的解调装置根据累计宽度均处于容差范围内的连续子载波数量确认子载波编码状态，有效降低了误码率。

Description

子载波检测方法、载波信号解调方法和解调装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及子载波检测方法、载波信号解调方法和解调装置。

背景技术

在进行数据的非接触传输时，对某些编码形式的信号解码是通过子载波存在的判断来实现的，例如对于曼彻斯特编码、不归零编码等编码形式的信号的解码均通过判断子载波的存在与否来确认载波信号携带的编码信息。

其中，一般通过检测子载波信号的半子载波周期来判断子载波是否存在，而在检测信号的周期是否符合子载波的特征时，噪声的干扰可能会使各半子载波的宽度偏离理想值，导致误判而产生误码。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种子载波检测方法、载波信号解调方法和解调装置，从而降低载波信号解调中的子载波误判概率，降低载波信号解调的误码率。

根据本发明的一方面，提供一种子载波检测方法，用于检测待检测信号在一个码元周期内是否存在子载波，以确认所述一个码元周期的编码信息，所述待检测信号在所述一个码元周期内的状态包括无子载波的第一状态和包括多个连续子载波的第二状态中的任意一种，包括：

获得所述一个码元周期内的子载波信号的每一个实际过零点至起始点的实际距离，并与所述待检测信号的每一个理想过零点至理想起始点的理想距离相比较，获得多个偏离值；

比较所述多个偏离值与容差，以根据比较结果判断所述待检测信号在所述一个码元周期内是否存在子载波，其中，

在所述多个偏离值均处于所述容差的范围内的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波。

可选地，还包括：

根据所述每一个实际过零点至所述起始点的实际距离依次判断对应的所述多个偏离值的每一个是否处于所述容差范围内，并在连续的所述多个偏离值均处于所述容差范围内的连续所述多个偏离值的数量大于阈值数量的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波。

可选地，还包括：

在所述多个偏离值的任意一个处于所述容差范围内的情况下，对连续半子载波计数器的计数值加一；

在所述多个偏离值的任意一个超出所述容差范围的情况下，将所述连续半子载波计数器的计数值清零；

在所有所述多个偏离值与所述容差的比较完成后，在所述连续半子载波计数器的计数值大于所述阈值数量的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波。

可选地，在所述多个偏离值的任意一个处于所述容差范围内的情况下，对连续半子载波计数器的计数值加一的步骤包括：

在所述多个偏离值的任意一个处于所述容差的范围内，且所述偏离值对应的半子载波的幅度大于其幅度阈值的情况下，对连续半子载波计数器的计数值加一。

可选地，还包括：

对所述待检测信号进行采样，获得多个采样点；

根据所述多个采样点获得所述每一个实际过零点和所述起始点。

可选地，所述起始点为所述多个采样点中的第一个幅度超出第一阈值的采样点或其之前的第一个采样点，且所述起始点与第一个过零点之间的采样点的最大幅度大于第二阈值。

可选地，还包括：

在所述多个偏离值中的任意一个超出所述容差的范围的情况下，更新所述起始点，并根据更新的所述起始点获得更新的多个偏离值，以根据所述更新的多个偏离值确认所述待检测信号中是否存在子载波。

可选地，还包括：

获得所述待检测信号的波谷；

在所述多个偏离值中的任意一个处于所述容差的范围内，且所述波谷幅度超出波谷幅度阈值的情况下，对连续半子载波计数值加一。

根据本发明的另一方面，提供一种载波信号解调方法，包括：

从接收的载波信号中提取出子载波信号；

采用根据本发明提供的子载波检测方法获得所述载波信号的编码信息。

根据本发明的再一方面，提供一种解调装置，包括：

接收器，用于接收载波信号，并从所述载波信号中提取出待检测信号，所述待检测信号在一个码元周期内的状态为无子载波的第一状态或包括多个连续子载波的第二状态；

模数转换器，用于对所述待检测信号进行采样，输出多个采样点数据；

连续半子载波计数器，用于根据所述模数转换器提供的所述多个采样点数据获得各累计宽度的偏离值均处于容差范围内的连续半子载波计数值；

译码单元，用于根据所述连续半子载波计数值与计数阈值的比较，以获得与所述载波信号对应的编码信息。

可选地，还包括：

滑动相关器，设置在所述模数转换器与所述连续半子载波计数器之间，用于滤除所述多个采样点数据中的高频噪声。

可选地，还包括：

归零单元，设置在所述模数转换器与所述连续半子载波计数器之间，用于将所述多个采样点数据中的幅度小于归零阈值的采样点数据归零，并将归零处理后的所述多个采样点数据提供至所述连续半子载波计数器。

本发明提供的子载波检测方法获得子载波信号的每一个实际过零点至起始点的实际距离，并与子载波信号的每一个理想过零点至起始点的理想距离相比较，获得多个偏离值，将所述多个偏离值与容差比较，以根据比较结果判断所述待检测信号在所述一个码元周期内是否存在子载波，并在所述多个偏离值均处于所述容差的范围内的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波。根据子载波中的子载波存在状态包括无子载波和具有多个连续半子载波的特性，通过检测子载波信号中的是否存在连续子载波来判断子载波存在，降低了将噪声信号误判为子载波的概率，提高了子载波存在判断的准确性，降低了误码率。

本发明提供的载波信号解调方法采用本发明提供的子载波信号检测方法对从载波信号中提取的子载波信号进行解调，误码率低。

本发明提供的解调装置包括接收器，用于接收载波信号，并从所述载波信号中提取出子载波信号；模数转换器，用于对所述待检测信号进行采样，输出多个采样点数据；连续半子载波计数器，用于根据所述模数转换器提供的所述多个采样点数据获得连续半子载波计数值；译码单元，用于根据所述连续半子载波计数值与计数阈值的比较获得与所述载波信号对应的编码信息。本发明的解调装置根据子载波信号中的连续半子载波数量判断对应一个码元周期内的子载波信号是否存在子载波，进而判断子载波信号对应的一个码元周期内的状态，有效降低了子载波是否存在的误判概率，降低了误码率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据发明实施例的解调装置的部分结构示意图；

图2示出了信号解调中的噪声对子载波波形的干扰原理示意图；

图3示出了根据本发明实施例的子载波检测方法的检测原理示意图；

图4示出了根据本发明实施例的子载波检测方法的部分流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了根据发明实施例的解调装置的部分结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的解调装置100包括依次连接的接收器110、模数转换器120、滑动相关器130和连续半子载波计数器140。

接收器110接收射频信号RF（携带载波信息的载波信号），从射频信号RF的包络中提取出子载波信号提供至模数转换器120，模数转换器120接收该子载波信号，采样后提供多个采样点数据至滑动相关器130，通过滑动相关器130（在本实施例中，为八点滑动相关器）滤除该多个采样点数据中的高频噪声后，将滤除高频噪声的该多个采样点数据提供至连续半子载波计数器140，连续半子载波计数器140根据该多个采样点数据获得连续半子载波数量，以判断该射频信号RF中间位的跳变，确认该射频信号RF携带的编码信息，实现解码。

其中，以卡向卡机发送ISO14443协议的typeA信号，编码方式为曼彻斯特码为例，射频信号RF的载波频率为f1，接收器110提取的子载波信号的频率f2=f1/16，模数转换器120的采样频率f3=f1/2，对一个周期的子载波信号获得八个采样点数据，采样点数据为有符号数，以在采样点数据符号发送变化时，判断相应的采样点数据为过零点。其中，在半子载波检测中，实际的采样频率根据需求进行选择，本发明对此不作特别限定。

其中，在模数转换器120输出多个采样点数据后，还设置归零单元，将该多个采样点数据中的小于阈值（归零阈值）的数据归零后提供至滑动相关器130，可降低后续的数据处理量，且方便以零点数据确认过零点。

连续半子载波计数器140输出计数值至译码单元，译码单元根据该计数值获得对应编码，输出射频信号RF对应的编码信息。

存在子载波对应高电平，不存在子载波对应低电平，在曼彻斯特码中，一个码元周期中的前半周期和后半周期之间存在电平跳变，通过本发明实施例的子载波检测方法确认一个码元周期的前半周期和后半周期的子载波是否存在，以确认前半周期和后半周期之间的电平跳变形式，确认该一个码元周期对应的编码信息，例如由高电平变为低电平对应数字编码0，由低电平变为高电平对应数字编码1。

图2示出了信号解调中的噪声对子载波波形的干扰原理示意图。

参照图2，以上述采样规则为例，一个子载波周期中获得八个采样点数据，点1为起始，子载波信号的理想波形的实际过零点在第四个采样点（点4）和第五个采样点（点5）中间，检测的过零点为第五个采样点，而在实际具有噪声干扰时，实际波形的实际过零点偏移至第五个采样点之后，对实际波形检测的过零点为第六个采样点。

对此，本发明实施例的载波信号解调方法设置容差，将每一个实际过零点至起始点的实际距离与每一个理想过零点至起始点的理想距离做差，获得多个偏离值，比较该多个偏离值与容差，在偏离值处于容差范围内时，判断相应的实际过零点为有效的子载波产生的，对应的被检测信号为子载波信号，否则确认相应的实际过零点为非子载波产生的，对应的被检测信号不符合子载波特征。

其中，每一个理想过零点至起始点的理想距离根据射频信号RF的载波频率预设，一般针对具体型号的产品，其射频信号RF的载波频率为固定值，每一个理想过零点至起始点的理想距离可预设为固定值。在可选实施例中，解调装置可根据接收的射频信号RF的类型调节该理想距离的预设值。

图3示出了根据本发明实施例的子载波检测方法的检测原理示意图。

参照图3，在本实施例中，一个码元周期内具有两个连续子载波，对应四个连续的半子载波，在起始点（点1）后，具有四个过零点，按照至起始点的距离由近至远的顺序，四个实际过零点至起始点的实际距离依次为T11、T12、T13和T14，在检测中，依次比较该四个实际距离与相应的理想宽度，并在四个实际宽度均位于相应的理想宽度加上容差后的范围内时，才确认该码元周期内存在子载波。

即在第一个实际过零点至起始点的实际距离T11与一个理想半子载波宽度的差值（连续一个半子载波的累计宽度的偏离值）、第二个实际过零点至起始点的实际距离T12与两个理想半子载波宽度的差值（连续两个半子载波的累计宽度的偏离值）、第三个实际过零点至起始点的实际距离T13与三个理想半子载波宽度的差值（连续三个半子载波的累计宽度的偏离值）、第四个实际过零点至起始点的实际距离T14与四个理想半子载波宽度的差值（连续四个半子载波的累计宽度的偏离值）均处于容差范围内时（连续四个半子载波的各累计宽度的偏离值均处于容差范围内），才确认该码元周期内存在子载波。可降低单个噪声信号对应的半周期宽度与理想半子载波周期的差值正好落在容差范围内而将噪声误判为半子载波的概率，提高子载波的判断准确性，减低误码率。

其中，本实施例的子载波检测方法可应用于曼彻斯特编码、不归零编码等编码形式的信号的解调，以曼彻斯特编码为例，其一bit信息通过一个基本时间单元长度的载波信号存储，解调时将一个基本时间单元平分为两个码元周期，在该单个码元周期内的子载波存在形式一般仅包括不存在和连续存在两种形式，通过判断单个码元周期内的子载波是否存在来表征位中间的跳变，以根据位中间的跳变确认时钟信息。

图4示出了根据本发明实施例的子载波检测方法的部分流程示意图，其中，该流程在连续半子载波计数器140中进行。

如图4所示，本发明实施例的子载波检测方法包括：

步骤S10：等待新沿。即在未出现子载波时检测子载波信号的幅度，在子载波信号的幅度第一次超出第一阈值时认为新沿到来。

其中，对应本发明实施例提供的解调装置100，将幅度第一次超出第一阈值的采样点作为起始点，或将该采样点之前的第一个采样点作为起始点。

步骤S20：判断幅度是否超出阈值。即在确认新沿到来后，进行子载波的检测，具体地，在连续半子载波计数器140中检测各采样点数据的幅度，在子载波信号中的各采样点数据的幅度超过第二阈值时（可根据两个相邻过零点之间的采样点的幅度与第二阈值（波峰幅度阈值）进行比较，以判断该子载波信号的幅度），确认该载波信号中可能存在子载波，并执行步骤S30，在子载波信号中的各采样点数据的幅度均未超过第二阈值时，认为该信号为噪声信号（认为此部分信号不满足子载波特征），则返回步骤S10，等待下一新沿。

其中，在一可选实施例中，第一阈值和第二阈值的幅度阈值参数相同，可简化具体的实现电路的结构。在一可选实施例中，第一阈值和第二阈值对应的参考信号来源不同，可避免各自执行不同的逻辑操作对彼此的干扰，提高可靠性。

步骤S30：等待反向子载波、测量当前半子载波宽度、提取当前半子载波幅度。其中，当前半子载波宽度对应当前半子载波的过零点至起始点的距离，例如第一个半子载波的宽度对应起始点之后的第一个过零点至起始点的距离，第二个半子载波宽度对应起始点之后的第二个过零点与第一个过零点之间的距离，在本发明中，以连续的半子载波的累计宽度为检测对象，对应检测起始点后的每个连续的过零点与起始点的距离，即可获得相应的累计宽度。

步骤S40：判断宽度是否超阈值。即根据测量的当前半子载波宽度与理想宽度的差，并与容差比较，判断该半子载波是否有效。如果超出容差范围，则判断该半子载波为噪声信号，返回步骤S10，等待下一子载波信号。如果未超出阈值，落入容差范围，则执行步骤S50。

步骤S50：判断幅度是否超波谷幅度阈值。即在当前半子载波信号的幅度（根据待检测信号的各采样点的幅度获得）超过其幅度阈值（用于前半子载波（幅度大于零的前半周期）的判断）的情况下再判断当前半子载波信号的波谷的幅度是否超过波谷幅度阈值（用于后半子载波（幅度小于零的后半周期）的判断）对应的幅度，如果超出，则认为该半子载波信号为有效的半子载波，执行步骤S60：连续半子载波计数值加1。如果为超出，则判断该半子载波信号无效，返回步骤S30，进行下一半子载波的检测判断。

步骤S60计数值加1后，也返回步骤S30，进行下一连续半子载波的检测判断，以获得最终的连续半子载波计数值。

其中，在步骤S50判断当前半子载波无效时，连续半子载波计数值将全部清零，在一个检测周期（对应曼彻斯特码，为半比特时间）结束后，根据连续半子载波的最终计数值判断一个检测周期对应的子载波信号中是否有效存在子载波。计数阈值根据实际编码的特性选择，最终计数值大于计数阈值时，可判断检测周期对应的子载波信号中存在子载波，以判断曼彻斯特码的一个码元的位中间的电平跳变信息，进而确认对应的编码信息。

本发明还提供一种载波信号解调方法，包括本发明提供的子载波检测方法，提高了子载波检测准确性，降低了误码率。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (12)

1.一种子载波检测方法，用于检测待检测信号在一个码元周期内是否存在子载波，以确认所述一个码元周期的编码信息，所述待检测信号在所述一个码元周期内的状态包括无子载波的第一状态和包括多个连续子载波的第二状态中的任意一种，包括：

获得所述一个码元周期内的子载波信号的每一个实际过零点至起始点的实际距离，并与所述待检测信号的每一个理想过零点至理想起始点的理想距离相比较，获得多个偏离值；

比较所述多个偏离值与容差，以根据比较结果判断所述待检测信号在所述一个码元周期内是否存在子载波，其中，

在所述多个偏离值均处于所述容差的范围内的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波。

2.根据权利要求1所述的子载波检测方法，其中，还包括：

根据所述每一个实际过零点至所述起始点的实际距离依次判断对应的所述多个偏离值的每一个是否处于所述容差范围内，并在连续的所述多个偏离值均处于所述容差范围内的连续所述多个偏离值的数量大于阈值数量的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波。

3.根据权利要求2所述的子载波检测方法，其中，还包括：

在所述多个偏离值的任意一个处于所述容差范围内的情况下，对连续半子载波计数器的计数值加一；

在所述多个偏离值的任意一个超出所述容差范围的情况下，将所述连续半子载波计数器的计数值清零；

在所有所述多个偏离值与所述容差的比较完成后，在所述连续半子载波计数器的计数值大于所述阈值数量的情况下，确认所述待检测信号中存在子载波。

4.根据权利要求3所述的子载波检测方法，其中，在所述多个偏离值的任意一个处于所述容差范围内的情况下，对连续半子载波计数器的计数值加一的步骤包括：

在所述多个偏离值的任意一个处于所述容差的范围内，且所述偏离值对应的半子载波的幅度大于其幅度阈值的情况下，对连续半子载波计数器的计数值加一。

5.根据权利要求1所述的子载波检测方法，其中，还包括：

对所述待检测信号进行采样，获得多个采样点；

根据所述多个采样点获得所述每一个实际过零点和所述起始点。

6.根据权利要求5所述的子载波检测方法，其中，

所述起始点为所述多个采样点中的第一个幅度超出第一阈值的采样点或其之前的第一个采样点，且所述起始点与第一个过零点之间的采样点的最大幅度大于第二阈值。

7.根据权利要求6所述的子载波检测方法，其中，还包括：

在所述多个偏离值中的任意一个超出所述容差的范围的情况下，更新所述起始点，并根据更新的所述起始点获得更新的多个偏离值，以根据所述更新的多个偏离值确认所述待检测信号中是否存在子载波。

8.根据权利要求7所述的子载波检测方法，其中，还包括：

获得所述待检测信号的波谷；

在所述多个偏离值中的任意一个处于所述容差的范围内，且所述波谷幅度超出波谷幅度阈值的情况下，对连续半子载波计数值加一。

9.一种载波信号解调方法，包括：

从接收的载波信号中提取出子载波信号；

采用根据权利要求1至8任一项所述的子载波检测方法获得所述载波信号的编码信息。

10.一种解调装置，包括：

接收器，用于接收载波信号，并从所述载波信号中提取出待检测信号，所述待检测信号在一个码元周期内的状态为无子载波的第一状态或包括多个连续子载波的第二状态；

模数转换器，用于对所述待检测信号进行采样，输出多个采样点数据；

连续半子载波计数器，用于根据所述模数转换器提供的所述多个采样点数据获得各累计宽度的偏离值均处于容差范围内的连续半子载波计数值；

译码单元，用于根据所述连续半子载波计数值与计数阈值的比较，以获得与所述载波信号对应的编码信息。

11.根据权利要求10所述的解调装置，其中，还包括：

滑动相关器，设置在所述模数转换器与所述连续半子载波计数器之间，用于滤除所述多个采样点数据中的高频噪声。

12.根据权利要求10所述的解调装置，其中，还包括：

归零单元，设置在所述模数转换器与所述连续半子载波计数器之间，用于将所述多个采样点数据中的幅度小于归零阈值的采样点数据归零，并将归零处理后的所述多个采样点数据提供至所述连续半子载波计数器。

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