CN1364371A - 检测2－频移键控信号的存在的方法和无线电终端 - Google Patents

检测2－频移键控信号的存在的方法和无线电终端 Download PDF

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Abstract

检测2－FSK信号的存在的方法和终端,所述方法包括接收(10)2－FSK信号,正交下变频(34、35、36)所述接收的信号以产生正交相关输出,过采样(42、43)正交相关输出以产生数字样本,微分解码(44)所述数字样本以产生实和虚分量,将虚分量积分(56、58)并把积分值和固定阈值(24)比较(26)并且如果阈值被超过了则确定信号存在。

Description

检测2-频移键控信号的存在的方法和无线电终端
技术领域
本发明涉及检测2-频移键控(FSK)信号的存在的方法和无线电终端。无线电终端可以典型地为用在远程监视应用，比如自动水计量中遥测模块或其部件。
背景技术
遥测模块安装在可以连续使用许多年而不必维护的设备中。在电池供电的遥测模块的情况下，通常希望它们能够在电池更换之间工作长达10年之久，为了达到如此长的使用寿命，遥测模块依据有利于电流节约的协议而工作，同时给予足够的响应时间。实现这些目标的协议在各种技术领域是众所周知的，比如在数字寻呼中，CCIR射频寻呼代码No.1，或称之为POCSAG，意见投入使用达近20年。其所遵从的方案是让射频单元长时间“休眠”而周期性苏醒来检查是否有数据信号经其通道传输。苏醒周期可以预设为和信号是否存在无关。在这种类型的电池经济协议中，当无线电单元已经苏醒之后，在为整个接收器供电之前先检查数据是否存在，如果在短于预设周期的一段时间内没检测到数据，则早早地逐步断电。因此电池寿命得以延长，或较小尺寸的电池可以在同样的电子装置中使用。
如果无线电单元在检测数据时不可靠，那么首先有一个错误警告(P(错误警告)，或简称为P(fa))的概率，该错误警告概率定义为即使是仅仅噪声存在的情况下信号被数据存在检测器“检测”到的概率，其次有一个错误驳回(P(错误驳回)，或简称为P(fd))的概率，该错误驳回概率定义为数据存在检测器剔除好的信号并把它当作噪声的概率。P(fd)是更为关键的参数，因为每一次对信号的驳回会导致一个数据包的完全失去。典型的系统要求是P(fa)≤1％，P(fd)≤0.1％。
典型信号存在检测器的框图为图1所示。在图1中，天线10所接收的信号在射频前端级12中作下变频。该级12包括一个正交频率下变频级，它提供零IF或低IF下的实输出I(t)和虚输出Q(t)。这些输出加在各自的平方电路14、16上，所述电路分别产生I(t)2和虚输出Q(t)2。这些信号在级18相加，所得和的平方根在平方根级20得出。输出信号P(t)＝ I ( t ) 2 + Q ( t ) 2 加在连续(running)求和级22上。来自级22的连续求和在比较器26中和级24所产生的固定阈值相比，比较器的输出28包括了数据存在的指示。
所示意的指示器电路的主要目的是将信号和噪声区分开来。这一公知电路的缺点是所存在的降低信号相对于噪声的区分度的任何因素将使检测机制变得很慢，从而使其从能源消耗的角度看不够经济。
发明内容
本发明的目的是优化最短可能时间内对数据存在的检测，这确保了所需要的最低可靠性而使能源要求最小化。
根据本发明的一个方面，提供了检测2-FSK信号的存在的方法，所述方法包括接收2-FSK信号，正交下变频所述接收的信号以产生正交相关输出，过采样正交相关输出以产生数字样本，微分解码所述数字样本以产生实和虚分量，将虚分量积分并把积分值和固定阈值比较并且如果阈值被超过了则确定信号存在。
根据本发明的另一方面，提供了无线电终端，包括接收2-FSK信号的装置，正交下变频装置，其输入端和所述信号接收装置耦合，其输出端用于输出产生正交相关信号，解码所述正交相关信号以产生实和虚分量的装置，将虚分量积分的装置，比较装置，它的第一输入端接收来自积分装置的输出，第二输入端和阈值产生电路耦合，而输出端在来自积分装置的输出超过阈值产生电路所产生的一个值的时候提供信号存在指示。
本发明基于信号相对于噪声的增强，其办法是降低纯噪声叠加到数据存在指示器的量，由此增加确定信号存在的速度而不降低可靠度。速度的增加可以达9倍之多。因此，如果没有信号存在的话，终端可以很快被停用，因而增加了电池寿命。
在2-FSK调制传输的情况下，对解码信号的构象完全集中在虚分支上。因此对登记在实分支上的数据进行积分(所述数据类似于纯噪声)将没有益处。
附图简述
现在以举例的方式参照附图解释和说明本发明，在附图中：
图1是在本说明书前序部分描述的公知数据存在指示器电路的框图；
图2是根据本发明的数据存在指示器电路的框图；
图3表示对2-FSK信号的构象。
实施本发明的方式
图2所示的接收器可以是独立的接收器或嵌入在遥测模块中的收发信机的接收器部分。为简单起见，这两种结构将以接收机的形式描述。
接收机依据电池节约化协议进行工作，它周期性从睡眠模式苏醒。在睡眠模式中仅有对维持睡眠状态下的接收机功能来讲必要的接收机部分被供电。
天线10耦合到信号分割器30，分割器30向混频器34、35的第一输入端32、33提供输入信号。本地振荡器36耦合到混频器34的第二输入端38，并且借助于正交相移器37耦合到混频器35的第二输入端39。本地振荡器36的频率经选择将在天线10接收的信号平移到零IF或低IF。混频器34的输出被指定为同相信号I(t)而混频器35的输出被指定为正交相位信号Q(t)。
同相和正交相位信号I(t)和Q(t)分别在低通滤波器40、41和模数转换器(ADC)42、43中滤波和数字化。ADC42、43过采样信号I(t)和Q(t)，样本被加在微分解码器44上。例如，如果数据速率是150比特每秒且采样频率是76.8kHz，过采样率是512样本每比特。微分解码器44是公知的设计，并且包括复信号组合器46，组合器46的第一输出端经延迟级48和复共轭级50耦合到乘法器52的第一输入端，第二输出端直接耦合到乘法器52的第二输入端。乘法器52的输出端加在复的实和虚级54，后者以过采样率提供实输出Re和虚输出Im。
现在先转向图3，拟介绍的数据存在指示器电路(DPI)的主要目的是区分信号和噪声。为了使DPI电路在2-FSK调制传输的情况下更有效率，采用了在预期用于解调数字信号的构象上可以获得的信息。如图3所示，对解码信号的构象完全在虚分支Im一侧。因此对登记在实分支上的数据(所述数据类似于纯噪声)进行积分在2-FSK的场合下是没有意义的。通过忽略来自实分量的贡献，检测处理的速度和参考图1所述的公知方法相比提高了2到8.5倍。
返回图2，过采样的虚输出Im施加到DPI电路，更具体地说施加到绝对值级56。来自级56的输出在连续求和级58积分。来自级58的输出施加到比较器的第一输入端，它在比较器26中和阈值级24所产生的固定阈值电压相比较。如果连续求和超过了阈值电压，在输出28上提供数据存在指示，但是如果没有超过阈值电压，那么比较器26超时暂停。
图2所示的电路不仅比公知电路快速，而且经计算仅从数据存在指示器电路就可以获得额外的半年电池周期。
可选地，电路包含频率补偿算法，它们可以降低对频率偏移的敏感度，避免对信号的构象旋转，传送实路径上的部分数据。
在本申请文本和权利要求书中，“元件”之前的单词“a”或“an”并不排除多个此类元件的存在。另外，单词“包含”不排除除已列明以外的其它元件或步骤的存在。
在阅读本公开文本之后，对本领域的技术人员来说其它的修改是一目了然的。这样的修改可以涉及其它的特征，所述特征在设计、制造和使用具有用于它的数据存在指示器级和组件部分的接收机领域是已经公知的，并且可以用于取代此处披露的特征或和其一起使用。
工业应用性
通讯设备用的数据信号检测等。

Claims (5)

1.检测2-FSK信号的存在的方法，所述方法包括接收2-FSK信号，正交下变频所述接收的信号以产生正交相关输出，过采样正交相关输出以产生数字样本，微分解码所述数字样本以产生实和虚分量，将虚分量积分并把积分值和固定阈值比较并且如果阈值被超过了则确定信号存在。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对所述虚分量积分的步骤包括提取虚分量的绝对值并且形成所述绝对值的连续求和，所述连续求和所述固定阈值相比较。
3.无线电终端，包括接收2-FSK信号的装置，正交下变频装置，其输入端和所述信号接收装置耦合，其输出端用于输出正交相关信号，解码所述正交相关信号以产生实和虚分量的解码装置，将虚分量积分的装置，比较装置，它的第一输入端接收来自积分装置的输出，第二输入端和阈值产生电路耦合，而输出端在来自积分装置的输出超过阈值产生电路所产生的一个值的时候提供信号存在指示。
4.根据权利要求3所述的无线电终端，其特征在于一个绝对值确定级和积分装置耦合，并且积分装置包括产生绝对值确定级的输出值的连续求和的装置。
5.遥测模块，它包括根据权利要求3或4所述的接收机。
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