CN114050955A - 解调系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种解调系统及方法，所述解调系统包括：第一电路、第二电路以及第三电路；在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，第一电路生成第一本地载波信号，并输出第一鉴相结果；第二电路通过计算输出相位偏差角度；第一电路根据相位偏差角度和第一本地载波信号，生成第二本地载波信号；在预设个数的周期之后，第一电路输出第二鉴相结果；第三电路输出解调后的信息。本公开提供的解调系统及方法仅通过在预设个数的周期内，对第一电路生成的本地载波进行有限次的相位补偿操作，即可生成用于解调输入信号的第二本地载波，其不仅能够减少解调系统中的计算量，还能提升解调系统解调信号的速度，降低解调系统的计算压力。

Description

解调系统及方法

技术领域

本公开涉及通信电路技术领域，尤其涉及一种解调系统及方法。

背景技术

随着电子科技领域的不断发展，触控装置已不再局限于通过手指点击的形式激活触控区域，还能够通过触控笔的形式更为精准地激活触控区域。现有的触控笔主要包括主动触控笔以及被动触控笔，其中，主动触控笔是通过发送下行信息至终端设备中，经由该终端设备对下行信息进行解调，得到信息数据，并根据该信息数据执行各类相关操作。

目前，主动笔的下行信息的发送包括以下两种形式：第一种是通过蓝牙模块将下行信息发送至终端设备中；第二种则是通过相位调制技术，对下行信息进行调制，生成调制信号再发送至终端设备中。在上述的相位调制技术中，较为成熟的方案是通过COSTAS环的方式对调制信号进行同步解调，并输出信息数据。然而，COSTAS环需要对输入设备的调制信号实时跟踪，故而会导致设备对调制信号的解调时间长，并且在跟踪调制信号的期间会产生庞大的计算量，增加设备的计算压力，进而导致设备运行速率下降。

因此，相关技术中亟需一种在保证一定的解调精度的情况下，能够缩短终端解调调制信号的时长，且能够减轻设备的计算压力的解调技术。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，根据本公开的一方面，提供了一种解调系统及方法。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种解调系统，所述解调系统包括：第一电路、第二电路以及第三电路；所述第一电路与所述第二电路以及所述第三电路电性连接；在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，所述第一电路生成第一本地载波信号，并对所述第一本地载波信号与待解调的所述输入信号进行鉴相，以输出第一鉴相结果；所述第二电路根据所述第一鉴相结果，输出相位偏差角度；所述第一电路根据所述相位偏差角度和所述第一本地载波信号，生成第二本地载波信号；在所述预设个数的周期之后，所述第一电路对所述第二本地载波信号与待解调的所述输入信号进行鉴相，以输出第二鉴相结果；所述第三电路根据所述第二鉴相结果计算并输出解调后的信息。

进一步的，所述第一本地载波信号包括第一载波信号以及第二载波信号，且所述第一载波信号与所述第二载波信号的相位差是90度；所述第一鉴相结果包括根据第一载波信号得到的第一鉴相值以及根据第二载波信号得到的第二鉴相值；所述相位偏差角度根据所述第一鉴相值和所述第二鉴相值得到。

进一步的，所述第一电路包括：第一乘法器、第二乘法器、第一滤波器、第二滤波器以及振荡器；所述振荡器通过所述第一乘法器与所述第一滤波器电性相连，所述振荡器通过所述第二乘法器与所述第二滤波器电性相连；所述振荡器用于生成所述第一本地载波信号，所述第一本地载波信号中的第一载波信号与所述输入信号依次经所述第一乘法器相乘、所述第一滤波器滤波，输出第一鉴相值；所述第一本地载波信号中的第二载波信号与所述输入信号依次经所述第二乘法器相乘、所述第二滤波器滤波，输出第二鉴相值；其中，所述第一鉴相结果包括第一鉴相值以及第二鉴相值。

进一步的，所述第二电路包括：鉴相器，所述鉴相器通过所述第一滤波器与所述第一乘法器电性相连，所述鉴相器通过所述第二滤波器与所述第二乘法器电性相连；所述鉴相器用于根据所述第一鉴相值以及所述第二鉴相值，通过预设算法，得到所述相位偏差角度。

进一步的，所述预设算法为坐标旋转数字计算方法CORDIC算法。

进一步的，所述振荡器根据所述相位偏差角度和第一本地载波信号，生成所述第二本地载波信号，所述第二本地载波信号包括第三载波信号；所述第三载波信号与所述输入信号依次经所述第一乘法器相乘、以及所述第一滤波器滤波，以输出所述第二鉴相结果。

进一步的，所述第三电路包括：累加器以及判决输出器；所述累加器通过累加所述第二鉴相结果中属于同一周期的幅值，以输出至少一个累加值；所述判决输出器比较所述累加值与预设门限值的大小关系，并按照预设的输出规则，输出所述信息。

进一步的，所述解调系统应用于微控制器芯片中，所述解调系统包括：振荡器、第一乘法器、第二乘法器、第一滤波器、第二滤波器、鉴相器、累加器以及判决输出器；所述振荡器基于所述输入信号的载波频率生成所述第一本地载波信号，所述第一本地载波信号包括第一载波信号以及第二载波信号；所述第一乘法器对所述第一载波信号与所述输入信号执行乘法运算，以输出第一乘积信号，所述第二乘法器对所述第二载波信号与所述输入信号执行乘法运算，以输出第二乘积信号；所述第一滤波器对所述第一乘积信号执行滤波处理，以输出第一信号，所述第二滤波器对所述第二乘积信号执行滤波处理，以输出第二信号；所述鉴相器通过计算所述第一信号以及所述第二信号之间的相位差，以输出相位偏差角度，所述振荡器基于所述相位偏差角度，执行相位补偿处理，以输出第二本地载波信号，所述第二本地载波信号包括第三载波信号；所述第一乘法器对所述第三载波信号以及所述输入信号执行乘法运算，以输出第三乘积信号，所述第一滤波器对所述第三乘积信号执行滤波处理，以输出第三信号；所述累加器基于对所述第三信号执行累加运算，以输出累加信号，所述判决输出模块对所述累加信号执行数据判决处理，以输出所述解调后的信息。

进一步的，所述解调系统用于解调主动式触控笔所传送的调制下行信号。

进一步的，所述预设个数的周期是不包含信息的载波生成区域，所述解调系统在所述载波生成区域内，生成所述第二载波信号。

进一步的，所述解调系统应用于终端设备，所述待解调的输入信号为主动式触控笔发送的下行BPSK信号。

根据本公开的另一方面，还提供一种解调方法，所述解调方法包括：在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，生成第一本地载波信号，并对所述第一本地载波信号与所述待解调的输入信号进行鉴相，以输出第一鉴相结果；根据所述第一鉴相结果，输出相位偏差角度；根据所述相位偏差角度和所述第一本地载波信号，生成第二本地载波信号；在所述预设个数的周期之后，对所述第二本地载波信号与待解调的所述输入信号进行鉴相，以输出第二鉴相结果；根据所述第二鉴相结果计算并输出解调后的信息。

本公开提供的解调系统及方法仅通过在预设个数的周期内，对第一电路生成的本地载波进行有限次的相位补偿操作，即可生成用于解调输入信号的第二本地载波，并根据该第二本地载波对输入信号进行解调。相较于现有的COSTAS环需实时跟踪本地载波与待解调信号的载波信号的相位差与频率差的工作特点，本公开提供的解调系统由于是通过有限次的相位补偿操作，故能够减少设备对调制信号的解调时间，减少解调信号时的计算总量，进而提升解调系统解调信号的速度，降低解调系统的计算压力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是COSTAS环的电路结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种主动式触控笔触控显示装置的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种解调系统的电路。

图4是根据一示例性实施例示出的待解调的输入信号的结构示意图。

图5根据一示例性实施例示出的微控制芯片的结构示意图。

图6根据一示例性实施例示出的解调系统在主动式触控笔环境下的应用场景示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种解调方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

具体实施方式中专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

参阅图1所示，在现有技术中触控笔主要包括主动式触控笔以及被动式触控笔。其中，由于主动式触控笔是通过生成下行信息，并发送所述下行信息至终端设备中，以实现指示终端设备执行相应操作的功能。在此过程中，主动式触控笔可通过以下两种途径将下行信息发送至终端设备中，第一种途径是通过蓝牙模块将下行信息发送至终端设备中；第二种途径则是通过相位调制技术，对主动式触控笔生成的下行信息进行调制，将生成的调制信号发送至终端设备中。在通常情况下，终端设备接收到由第二种途径发送的下行信息后，通常通过COSTAS环1(也称科斯塔斯环)对经过调制的下行信息进行解调。

COSTAS环1的解调过程如下：载波NCO(数字振荡器)12根据输入信号生成本地载波信号。该本地载波信号包括正交的正弦信号以及余弦信号，该正弦信号与余弦信号的频率与输入信号的频率相同。输入信号与余弦信号经第一相乘器11相乘，输出第一数值。同时，输入信号与正弦信号经第二相乘器13相乘，输出第二数值。相位鉴别器15根据第一数值以及第二数值，计算载波NCO12生成的信号与输入信号的载波信号的相位差值，并输出相位补偿信号。该相位补偿信号经带通滤波器14滤波形成直流电流，指示载波NCO12矫正生成信号的相位。多次循环上述过程，以使载波NCO12输出与输入信号的载波信号同频同相的载波信号。

由于在COSTAS环1解调的过程中，COSTAS环1中的相位鉴别器15需实时鉴别输入信号的载波信号与本地载波信号的相位差以及频率差，从而导致输入信号解调时间的延长。不仅如此该过程还会导致COSTAS环1中需处理的计算量过大，从而会增加终端设备的计算压力，进而降低终端设备的运行速率。除上述内容外，由于COSTAS环1中的相位鉴别器15是通过乘法等运算，计算输入的调制信号的载波信号与本地载波信号的相位差以及频率差，并经由带通滤波器14滤波指示载波NCO12生成本地载波信号的，故会增加终端设备处理数据的复杂程度，提高COSTAS环1的设计难度。

因此，当终端设备接收到主动式触控笔发送的经调制的下行信息时，终端设备能够在保证解调精度的情况下，缩短终端设备的解调时间，降低终端设备的计算压力以及计算复杂度，且能够简化解调系统的复杂程度成为一种较为强烈的技术需求。

鉴于上文所述的实际技术需求，本公开实施例提供一种解调系统。为便于理解，此处以输入信号为BPSK信号，并以主动式触控笔触控显示装置的过程为例说明本公开的解调系统的工作原理，但以下说明并不能限定本公开提供的解调系统的应用场景以及输入信号的类型。

参阅图2所示，图2为主动式触控笔4触控显示装置3过程的示意图，示例性地，主动式触控笔4主要包括：为主动式触控笔4提供电能的电池41、生成信号的控制器42以及用于点击显示装置3的笔尖43。在主动式触控笔4的笔尖43以一定力度接触显示装置3时，主动式触控笔4通过控制器42生成下行信息。控制器42通过BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)技术调制，将该下行信息调制为输入信号(例如：BPSK信号)，并将输入信号发送至显示装置中，以改变主动式触控笔4笔尖43与显示装置3接触点的电场，从而改变接触点处的电极电容。显示装置3中的控制芯片通过检测电极电容的变化确定出触摸点的位置。

为便于理解此处将对BPSK调制技术进行简单说明。BPSK调制技术是一种将模拟信号转换成数据值的转换技术，其利用偏离相位的复数波形组合来表现信息键控移相方式。BPSK调制技术采用基准的正弦波和相位反转的波形，使其中一方表示数据“0”，另一方表示数据“1”，进而实现同时传送并接受1比特信息的目的。

参阅图2-图3所示，显示装置3通过内部的解调系统10对主动式触控笔4发送的输入信号进行解调。在显示装置3接收到主动式触控笔4发送的待解调的输入信号的情况下，且在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，显示装置3内部的解调系统10通过振荡器412生成与待解调的输入信号的载波信号同频率的本地载波信号，并计算该本地载波信号的相位与待解调的输入信号的载波信号的相位之差，输出相位差值。示例性的，振荡器412通过下行传输协议获取输入信号的频率，并根据待解调的输入信号的频率生成本地载波信号。

示例性的，主动式触控笔4生成的输入信号经显示装置3采样后，输出待解调的输入信号。可选的，其采样频率是输入信号最大频率两倍以上的整数倍。

振荡器412根据预设个数的周期内生成的本地载波信号与计算所得的相位差值，生成新的本地载波信号。在所述预设个数的周期之后，解调系统10可根据新的本地载波信号对输入信号进行解调，输出解调后的输入信号。示例性的，新的本地载波信号包含与输入信号的载波信号同频同相的载波信号。

上述内容以主动式触控笔4触控显示装置3的过程为例说明解调系统10的工作原理，值得说明的是本公开不仅能够应用在主动式触控笔4触控显示装置3的场景中，还可以应用在各类解调数据的应用环境下。以下对本公开提供的解调系统10的电路结构，作进一步说明。

参阅图3所示，本公开提供的解调系统10包括第一电路41、第二电路42以及第三电路43。其中，第一电路41与第二电路42以及第三电路43电性连接。

进一步的，在解调系统10接收到待解调的输入信号的情况下，在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，第一电路41生成第一本地载波信号，并对第一本地载波信号与待解调的输入信号进行鉴相，以输出第一鉴相结果。

在第一电路41输出第一鉴相结果的情况下，第二电路42根据第一鉴相结果输出相位偏差角度。该相位偏差角度是第一本地载波信号的相位与待解调的输入信号载波的相位之间的差值。

在第二电路42输出相位偏差角度的情况下，第一电路41根据相位偏差角度以及第一本地载波信号，生成第二本地载波信号。在预设个数的周期之后，第一电路对第二本地载波信号与待解调的输入信号进行鉴相，以输出第二鉴相结果。

在第一电路41输出第二鉴相结果的情况下，第三电路43根据第二鉴相结果计算并输出解调后的信息。本公开提供的解调系统仅通过在预设个数的周期内，对第一电路生成的本地载波进行有限次的相位补偿操作，即可生成用于解调输入信号的第二本地载波，并根据该第二本地载波对输入信号进行解调。相较于现有的COSTAS环需实时跟踪本地载波与待解调信号载波信号的相位差与频率差的工作特点，本公开提供的解调系统由于是通过有限次的相位补偿操作，故能够减少设备对调制信号的解调时间，减少解调信号时的计算总量，进而提升解调系统解调信号的速度，降低解调系统的计算压力。

参阅图3-图4所示，在一种可能的实现方式中，所述预设个数为大于零的数值。

示例性的，所述预设个数的周期相应的时间长度可根据第二电路42计算相位偏差角度以及第一电路41生成第二本地载波信号的时长决定，即在预设个数的周期内，所述解调系统用于生成第二本地载波信号。

示例性的，所述预设个数的周期可以是不包含信息的载波生成区域，所述解调系统在所述载波生成区域内，生成所述第二载波信号。

参阅图4所示，载波生成区域的相位与二进制数据“1”的相位一致。载波生成区域的相位由协议决定，该协议能够指示二进制数据“1”、“0”以及载波生成区域的相位，本公开对此不作限定。

本公开提供的解调系统通过将待解调的输入信号中预设个数的周期设为不包含信息的载波生成区域，并规定解调系统在该载波生成区域中生成与待解调的输入信号的载波信号同频同相的载波信号，进而对待解调的输入信号中包含信息的部分进行解调。该方法能够使得待解调的输入信号处于包含信息的部分时，解调系统已生成与待解调的输入信号的载波信号同频同相的载波信号，从而保证包含信息的部分能够在第一时间内被准确解调出，进而提升解调系统解调数据的准确性以及可靠性。

在一种可能的实现方式中，由第一电路41生成的第一本地载波信号包括：第一载波信号以及第二载波信号。其中，第一载波信号与第二载波信号的相位差是90度，且第一载波信号以及第二载波信号的频率与待解调的输入信号的频率相等。示例性的，第一电路41通过下行传输协议获取输入信号的频率，并根据输入信号的频率生成第一本地载波信号，以使第一载波信号以及第二载波信号的频率与待解调的输入信号的频率相等。由于第一载波信号以及第二载波信号与待解调的输入信号的载波信号可能存在相位差，因此可通过本公开实施例的方法进行补偿，以得到第二本地载波信号。

在第一电路41生成第一本地载波信号的情况下，第一电路41通过对第一本地载波信号鉴相，得到第一鉴相结果。该第一鉴相结果包括：根据第一载波信号得到的第一鉴相值以及根据第二载波信号得到的第二鉴相值。

在第一电路41得到第一鉴相结果的情况下，第二电路42根据第一鉴相结果计算得到相位偏差角度，其中，相位偏差角度根据所述第一鉴相值和所述第二鉴相值，通过预设算法，得到。示例性的，该预设算法为坐标旋转数字计算方法CORDIC算法。

此处为便于理解对CORDIC算法进行简单说明。CORDIC算法通过基本的加法和移位运算代替乘法运算，使得矢量的旋转和定向的计算不再需要三角函数、乘法、开方、反三角、指数等函数。由上述内容可知，CORDIC算法的运算量主要在于简单的一级运算以及移位运算，无需乘法运算即可计算得到角度。相较于现有的COSTAS环的算法，CORDIC算法能够通过降低解调系统中的计算难度，从而减轻解调系统中的计算压力，进而提升应用该解调系统的终端设备的运行速度。

本公开提供的解调系统仅对第一电路41生成的第一本地载波执行有限次(例如1次或多次)的相位补偿操作，即可生成用于解调输入信号的第二本地载波，并根据该第二本地载波对输入信号进行解调。相较于现有的COSTAS环需实时跟踪本地载波与待解调信号载波信号的相位差与频率差的工作特点，本公开提供的解调系统能够减少解调系统中的计算量，进而提升解调系统解调信号的速度，降低解调系统的计算压力。

并且，本公开提供的解调系统，应用CORDIC算法使用简单的一级运算计算第一本地载波与输入数据载波信号的相位差，不仅能够简化解调系统的复杂程度，使解调系统的电路连接更为简易，降低电路连接的错误率，还能够降低解调系统的生产成本。

在一种可能的实现方式中，在解调系统接收到待解调的输入信号的情况下，且在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，第一电路41用以生成第一本地载波信号，并输出第一鉴相结果。

进一步的，第一电路41包括第一乘法器411、第二乘法器413、第一滤波器414、第二滤波器415以及振荡器412。其中，振荡器412通过第一乘法器411与第一滤波器414电性相连，振荡器412通过第二乘法器413与第二滤波器415电性相连。

示例性的，上述振荡器412是数字振荡器，用于产生正交的正弦和余弦信号。上述第一滤波器414以及第二滤波器415是低通滤波器，用于滤去高频率的信号，保留低频率的信号。

进一步的，振荡器412用于生成第一本地载波信号，该第一本地载波信号包括第一载波信号以及第二载波信号。

第一载波信号与输入信号依次经第一乘法器411相乘、以及第一滤波器414滤波，输出第一鉴相值。第二载波信号与输入信号依次经第二乘法器413相乘、以及第二滤波器415滤波，输出第二鉴相值。其中，所述第一鉴相结果包括：第一鉴相值以及第二鉴相值。

在一种可能的实现方式中，在第一电路41输出第一鉴相结果的情况下，第二电路42用以输出相位偏差角度。

进一步的，第二电路42包括：鉴相器421。第三电路43中的鉴相器421通过第一滤波器414与第一乘法器411电性相连，并且该鉴相器421还通过第二滤波器415与第二乘法器413电性相连。

鉴相器421用于根据第一电路41输出的第一鉴相值以及第二鉴相值，通过预设算法(如：CORDIC算法)，得到相位偏差角度。

在一种可能的实现方式中，振荡器根据相位偏差角度和第一本地载波信号，生成所述第二本地载波信号。其中，第二本地载波信号包括第三载波信号。示例性的，振荡器412根据相位偏差角度补偿第一本地载波信号，生成第二本地载波信号，第二本地载波信号包括正交的第三载波信号以及第四载波信号，该第三载波信号为与输入信号的载波信号同频同相的载波信号。

第三载波信号与输入信号依次经第一乘法器411相乘、以及所述第一滤波器414滤波，以输出所述第二鉴相结果。

示例性的，第三载波信号是与待解调的输入信号的载波信号同频同相的载波信号。

在一种可能的实现方式中，在第一电路41输出第二鉴相结果的情况下，第三电路43用以计算并输出解调后的信息。

进一步的，第三电路43包括累加器431以及判决输出器432。其中，判决输出器432通过累加器431与第一滤波器414电性连接。

累加器431通过累加第一电路41输出的第二鉴相结果中属于同一周期的幅值，以输出至少一个累加值。判决输出器432比较累加值与预设门限值的大小关系，并按照预设的输出规则，输出所述信息。

示例性的，待解调的输入信号中同一周期的信号对应一个二进制数值，即待解调的输入信号中同一周期的信号对应一个“0”或“1”，由于第二鉴相结果是待解调的输入信号的基带信号，故第二鉴相结果的信号中同一周期的信号同样对应一个二进制数值。在第二鉴相结果中一个周期内的采样点的个数为n(n为大于0的正整数)个的情况下，累加值等于n与幅值的乘积。示例性的，在该周期的幅值等于1的情况下，累加值为n。在该周期的幅值等于0的情况下，累加值为0。可以预先设定输出规则，例如，开发人员可根据累加值的数值大小，设定预设门限。可选的，在上述示例中预设门限可为n/2。在累加值大于预设门限n/2的情况下，输出二进制数据“1”。在累加值小于预设门限n/2的情况下，输出二进制数据“0”。

如图3以及图5所示，在一种可能的实现方式中，本公开提供的解调系统10应用于微控制器芯片2中。

该解调系统10包括：振荡器412、第一乘法器411、第二乘法器413、第一滤波器414、第二滤波器415、鉴相器421、累加器431以及判决输出器432。

进一步的，振荡器412基于输入信号的载波频率生成第一本地载波信号，所述第一本地载波信号包括：第一载波信号以及第二载波信号。第一乘法器411对第一载波信号与输入信号执行乘法运算，以输出第一乘积信号，第二乘法器413对第二载波信号与输入信号执行乘法运算，以输出第二乘积信号。第一滤波器414对第一乘积信号执行滤波处理，以输出第一信号，第二滤波器415对第二乘积信号执行滤波处理，以输出第二信号。

其中，所述第一信号表示上述第一鉴相结果中的第一鉴相值，所述第二信号表示上述第一鉴相结果中的第二鉴相值。

进一步的，鉴相器421通过计算第一信号以及第二信号之间的相位差，以输出相位偏差角度，振荡器412基于相位偏差角度，执行相位补偿处理，以输出第二本地载波信号，其中，第二本地载波信号包括：第三载波信号。

进一步的，第一乘法器411对第三载波信号以及输入信号执行乘法运算，以输出第三乘积信号，第一滤波器414对第三乘积信号执行滤波处理，以输出第三信号。其中，所述第三信号表示上述第二鉴相结果。

进一步的，累加器431基于对第三信号执行累加运算，以输出累加信号，所述累加信号表示上述的累加值。

判决输出模块432对累加信号执行数据判决处理，以输出所述解调后的信息。

如图3以及图6所示，在一种可能的实现方式中，本公开提供的解调系统用于解调主动式触控笔4所传送的调制下行信号，在主动式触控笔触及触控屏幕3的情况下，微控制芯片2获得主动式触控笔4所传送的调制下行信号，微控制芯片2通过内部的解调系统10对该主动式触控笔4所传送的调制下行信号执行解调操作。该解调系统10包括：振荡器412、第一乘法器411、第二乘法器413、第一滤波器414、第二滤波器415、鉴相器421、累加器431以及判决输出器432。

进一步的，振荡器412基于主动式触控笔4所传送的调制下行信号的载波频率生成第一本地载波信号，所述第一本地载波信号包括：第一载波信号以及第二载波信号。第一乘法器411对第一载波信号与主动式触控笔4所传送的调制下行信号执行乘法运算，以输出第一乘积信号，第二乘法器413对第二载波信号与主动式触控笔4所传送的调制下行信号执行乘法运算，以输出第二乘积信号。第一滤波器414对第一乘积信号执行滤波处理，以输出第一信号，第二滤波器415对第二乘积信号执行滤波处理，以输出第二信号。

其中，所述第一信号表示上述第一鉴相结果中的第一鉴相值，所述第二信号表示上述第一鉴相结果中的第二鉴相值。

进一步的，鉴相器421通过计算第一信号以及第二信号之间的相位差，以输出相位偏差角度，振荡器412基于相位偏差角度，执行相位补偿处理，以输出第二本地载波信号，其中，第二本地载波信号包括：第三载波信号。

进一步的，第一乘法器411对第三载波信号以及主动式触控笔4所传送的调制下行信号执行乘法运算，以输出第三乘积信号，第一滤波器414对第三乘积信号执行滤波处理，以输出第三信号。

其中，所述第三信号表示上述第二鉴相结果。

进一步的，累加器431基于对第三信号执行累加运算，以输出累加信号，所述累加信号表示上述的累加值。

判决输出模块432对累加信号执行数据判决处理，以输出所述解调后的信息。

参阅图3所示，在一种可能的实现方式中，输入解调系统的待解调的输入信号为BPSK信号，其表达式s(t)如下：

s(t)＝m(t)cosw_c(t)

其中，s(t)是输入解调系统的待解调的输入信号(即BPSK信号)，m(t)是待解调出的基带信号，cosw_c(t)是BPSK调制的载波信号。

振荡器412根据待解调的输入信号的频率生成第一本地载波信号，且第一本地载波信号包括：第一载波信号以及第二载波信号。

其中，第一载波信号u₁(t)表达式如下：

u₁(t)＝cos (w_ct+θ)

其中，u₁(t)是第一载波信号，w_c是第一载波信号的频率，θ是第一载波信号的相位。

第二载波信号u₂(t)是第一载波信号经过π/2相移后的正交信号，其表达式如下：

u₂(t)＝sin(w_ct+θ)

其中，u₂(t)是第二载波信号，w_c是第二载波信号的频率，θ是第二载波信号的相位。由上述表达式可知，第一载波信号u₁(t)与第二载波信号u₂(t)是同频的信号，其频率均为w_c，其相位相差90°。此外，第一载波信号u₁(t)与输入信号s(t)的相位差为θ。

第一载波信号u₁(t)与待解调的输入信号s(t)经第一乘法器411相乘，输出信号i_p，信号i_p的计算公式如下：

i_p＝u₁(t)*s(t)＝cos(w_ct+θ)*m(t)cosw_c(t)

信号i_p的表达式如下：

i_p＝1/2m(t)[cosθ+cos(2w_ct+θ)]

信号i_p经第一滤波器414滤波，输出第一鉴相值i₀，第一鉴相值i₀的表达式如下：

i₀＝1/2m(t)cosθ

第二载波信号u₂(t)与待解调的输入信号s(t)经第二乘法器413相乘，输出信号q_p，信号q_p的的计算公式如下：

q_p＝u₂(t)*s(t)＝sin(w_ct+θ)*m(t)cosw_c(t)

信号q_p的表达式如下：

q_p＝1/2m(t)[sinθ+sin(2w_ct+θ)]

信号q_p经第二滤波器415滤波，输出第二鉴相值q₀，第二鉴相值q₀的表达式如下：

q₀＝1/2m(t)sinθ

其中，m(t)是待解调出的基带信号，θ是第一载波信号u₁(t)以及第二载波信号u₂(t)与待解调的输入信号的载波信号cosw_c(t)的相位偏差角度。

鉴相器421将第一电路41输出的第一鉴相值i₀与第二鉴相值q₀相除，抵消信号m(t)的影响，得到θ的正切值，即tanθ。再通过预设算法(如：CORDIC算法)，得到相位偏差角度，即θ角的角度数。

在第二电路42输出相位偏差角度θ的情况下，第一电路41中的振荡器412根据该相位偏差角度θ，补偿振荡器412中的偏置值以生成第二本地载波信号u₃。其中，第二本地载波信号包括第三载波信号，第三载波信号u₃的表达式如下：

u₃＝m(t)cosw_c(t)

第三载波信号u₃与输入信号s(t)依次经第一乘法器411相乘、以及第一滤波器414滤波，以输出所述第二鉴相结果i_c。其中，第二鉴相结果i_c的表达式如下：

i_c＝1/2m(t)

第三电路43中的累加器431通过累加第一电路41输出的第二鉴相结果i_c中属于同一周期的幅值，以输出至少一个累加值。判决输出器432比较累加值与预设门限值的大小关系，并按照预设的输出规则，输出所述BPSK信息。

如上述的第二鉴相结果i_c的表达式所示，示例性的，令第二鉴相结果i_c中同一周期内的采样点的个数为n(n为大于0的正整数)个，在该周期对应的二进制数据是“1”的情况下，累加值理论上等于n/2。在该周期对应的二进制数据是“0”的情况下，累加值理论上等于0。

示例性的，可根据累加值的数值大小，设定预设门限。可选的，预设门限为n/4。在累加值大于预设门限为n/4的情况下，输出二进制数据“1”。在累加值小于预设门限为n/4的情况下，输出二进制数据“0”。

如图7所示，本公开另一方面还提供一种解调方法，图7是根据一示例性实施例示出的解调方法。参照图7所示，该解调方法包括：

步骤S110：在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，生成第一本地载波信号，并对第一本地载波信号与待解调的输入信号进行鉴相，以输出第一鉴相结果。

步骤S120：根据第一鉴相结果，输出相位偏差角度。

步骤S130：根据相位偏差角度和第一本地载波信号，生成第二本地载波信号。

步骤S140：在所述预设个数的周期之后，第一电路对第二本地载波信号与待解调的所述输入信号进行鉴相，以输出第二鉴相结果。

步骤150：根据第二鉴相结果计算并输出解调后的信息。

本公开提供的输入数据的解调系统仅通过在预设个数的周期内，对第一电路生成的本地载波进行有限次的相位补偿操作，即可生成用于解调输入信号的第二本地载波，并根据该第二本地载波对输入信号进行解调。相较于现有的COSTAS环需实时跟踪本地载波与待解调信号的载波信号的相位差与频率差的工作特点，本公开提供的解调系统能够减少设备对调制信号的解调时间，减少解调系统中的计算量，进而提升解调系统解调信号的速度，降低解调系统的计算压力。

在一种可能实现的方式中，步骤S110还包括以下步骤：

所述预设个数的周期是不包含信息的载波生成区域，所述解调系统在所述载波生成区域内，生成所述第二载波信号。

本公开提供的解调方法通过将待解调的输入信号中预设个数的周期设为不包含信息的载波生成区域，并规定解调系统在该载波生成区域中生成与待解调的输入信号的载波信号同频同相的载波信号，进而对待解调的输入信号中包含信息的部分进行解调。该方法能够使得待解调的输入信号处于包含信息的部分时，解调系统已生成与待解调的输入信号的载波信号同频同相的载波信号，从而保证包含信息的部分能够在第一时间内被准确解调出，进而提升解调系统解调数据的准确性以及可靠性。

在一种可能的实现方式中，步骤S110中的第一本地载波信号包括第一载波信号以及第二载波信号，且第一载波信号与第二载波信号的相位差是90度。第一鉴相结果包括根据第一载波信号得到的第一鉴相值以及根据第二载波信号得到的第二鉴相值。相位偏差角度根据所述第一鉴相值和所述第二鉴相值得到。

在一种可能的实现方式中，步骤S110还包括以下步骤：

第一本地载波信号中的第一载波信号与输入信号依次经相乘、以及滤波，输出第一鉴相值。第一本地载波信号中的第二载波信号与输入信号依次经相乘、以及滤波，输出第二鉴相值。其中，第一鉴相结果包括第一鉴相值以及第二鉴相值。

在一种可能的实现方式中，步骤S130还包括：

根据第一鉴相值以及第二鉴相值，通过预设算法，得到所述相位偏差角度。示例性的，所述预设算法为坐标旋转数字计算方法CORDIC算法。

在一种可能的实现方式中，步骤S140还包括：

根据相位偏差角度和第一本地载波信号，生成第二本地载波信号，所述第二本地载波信号包括第三载波信号。第三载波信号与输入信号依次经相乘、以及滤波，以输出所述第二鉴相结果。

在一种可能的实现方式中，步骤S150还包括：

通过累加第二鉴相结果中属于同一周期的幅值，以输出至少一个累加值。比较累加值与预设门限值的大小关系，并按照预设的输出规则，输出所述信息。

在一种可能的实现方式中，所述解调系统应用于终端设备，待解调的输入信号为主动式触控笔发送的下行输入信号。

本公开提供的解调方法仅对第一本地载波执行有限次相位补偿操作，即可生成用于解调输入信号的第二本地载波，并根据该第二本地载波对输入信号进行解调。相较于现有的COSTAS环需实时跟踪本地载波与待解调信号的载波信号的相位差与频率差的工作特点，本公开提供的解调方法能够减少设备对调制信号的解调时间，减少解调系统中的计算量，进而提升解调系统解调信号的速度，降低解调系统的计算压力。除此之外，本公开提供的解调方法，应用CORDIC算法使用简单的一级运算计算第一本地载波与输入数据的载波信号的相位差，不仅能够简化解调系统设计的复杂程度，使解调系统的电路连接更为简易，降低电路连接的错误率，还能够降低解调系统的生产成本。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (12)

1.一种解调系统，其特征在于，所述解调系统包括：第一电路、第二电路以及第三电路；

所述第一电路与所述第二电路以及所述第三电路电性连接；

在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，所述第一电路生成第一本地载波信号，并对所述第一本地载波信号与待解调的所述输入信号进行鉴相，以输出第一鉴相结果；

所述第二电路根据所述第一鉴相结果，输出相位偏差角度；

所述第一电路根据所述相位偏差角度和所述第一本地载波信号，生成第二本地载波信号；

在所述预设个数的周期之后，所述第一电路对所述第二本地载波信号与待解调的所述输入信号进行鉴相，以输出第二鉴相结果；

所述第三电路根据所述第二鉴相结果计算并输出解调后的信息。

2.根据权利要求1所述的解调系统，其特征在于，所述第一本地载波信号包括第一载波信号以及第二载波信号，且所述第一载波信号与所述第二载波信号的相位差是90度；

所述第一鉴相结果包括根据第一载波信号得到的第一鉴相值以及根据第二载波信号得到的第二鉴相值；

所述相位偏差角度根据所述第一鉴相值和所述第二鉴相值得到。

3.根据权利要求2所述的解调系统，其特征在于，所述第一电路包括：第一乘法器、第二乘法器、第一滤波器、第二滤波器以及振荡器；

所述振荡器通过所述第一乘法器与所述第一滤波器电性相连，所述振荡器通过所述第二乘法器与所述第二滤波器电性相连；

所述振荡器用于生成所述第一本地载波信号，

所述第一本地载波信号中的第一载波信号与所述输入信号依次经所述第一乘法器相乘、所述第一滤波器滤波，输出第一鉴相值；

所述第一本地载波信号中的第二载波信号与所述输入信号依次经所述第二乘法器相乘、所述第二滤波器滤波，输出第二鉴相值；

其中，所述第一鉴相结果包括第一鉴相值以及第二鉴相值。

4.根据权利要求3所述的解调系统，其特征在于，所述第二电路包括：鉴相器，所述鉴相器通过所述第一滤波器与所述第一乘法器电性相连，所述鉴相器通过所述第二滤波器与所述第二乘法器电性相连；

所述鉴相器用于根据所述第一鉴相值以及所述第二鉴相值，通过预设算法，得到所述相位偏差角度。

5.根据权利要求4所述的解调系统，其特征在于，所述预设算法为坐标旋转数字计算方法CORDIC算法。

6.根据权利要求3-5任一项所述的解调系统，其特征在于，

所述振荡器根据所述相位偏差角度和第一本地载波信号，生成所述第二本地载波信号，所述第二本地载波信号包括第三载波信号；

所述第三载波信号与所述输入信号依次经所述第一乘法器相乘、以及所述第一滤波器滤波，以输出所述第二鉴相结果。

7.根据权利要求1所述的解调系统，其特征在于，所述第三电路包括：累加器以及判决输出器；

所述累加器通过累加所述第二鉴相结果中属于同一周期的幅值，以输出至少一个累加值；

所述判决输出器比较所述累加值与预设门限值的大小关系，并按照预设的输出规则，输出所述信息。

8.根据权利要求1所述的解调系统，其特征在于，所述解调系统应用于微控制器芯片中，所述解调系统包括：振荡器、第一乘法器、第二乘法器、第一滤波器、第二滤波器、鉴相器、累加器以及判决输出器；

所述振荡器基于所述输入信号的载波频率生成所述第一本地载波信号，所述第一本地载波信号包括第一载波信号以及第二载波信号；所述第一乘法器对所述第一载波信号与所述输入信号执行乘法运算，以输出第一乘积信号，所述第二乘法器对所述第二载波信号与所述输入信号执行乘法运算，以输出第二乘积信号；所述第一滤波器对所述第一乘积信号执行滤波处理，以输出第一信号，所述第二滤波器对所述第二乘积信号执行滤波处理，以输出第二信号；

所述鉴相器通过计算所述第一信号以及所述第二信号之间的相位差，以输出相位偏差角度，所述振荡器基于所述相位偏差角度，执行相位补偿处理，以输出第二本地载波信号，所述第二本地载波信号包括第三载波信号；

所述第一乘法器对所述第三载波信号以及所述输入信号执行乘法运算，以输出第三乘积信号，所述第一滤波器对所述第三乘积信号执行滤波处理，以输出第三信号；

所述累加器基于对所述第三信号执行累加运算，以输出累加信号，所述判决输出模块对所述累加信号执行数据判决处理，以输出所述解调后的信息。

9.根据权利要求8所述的解调系统，其特征在于，所述解调系统用于解调主动式触控笔所传送的调制下行信号。

10.根据权利要求1所述的解调系统，其特征在于，所述预设个数的周期是不包含信息的载波生成区域，所述解调系统在所述载波生成区域内，生成所述第二载波信号。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的解调系统，其特征在于，所述解调系统应用于终端设备，所述待解调的输入信号为主动式触控笔发送的下行BPSK信号。

12.一种解调方法，其特征在于，所述解调方法包括：

在待解调的输入信号处于起始的预设个数的周期中时，生成第一本地载波信号，并对所述第一本地载波信号与所述待解调的输入信号进行鉴相，以输出第一鉴相结果；

根据所述第一鉴相结果，输出相位偏差角度；

根据所述相位偏差角度和所述第一本地载波信号，生成第二本地载波信号；

在所述预设个数的周期之后，对所述第二本地载波信号与待解调的所述输入信号进行鉴相，以输出第二鉴相结果；

根据所述第二鉴相结果计算并输出解调后的信息。

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