CN1509034A - 双相位fsk数字解调器及其信号解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双相位FSK数字解调器及其信号解调方法，该双相位FSK数字解调器利用至少一检测电路分别检测撷取一中频信号的正缘信号与负缘信号；然后利用二涟波计数器参考一临界值，并接收正、负缘信号作为启动信号将临界值重置为涟波计数器的初始值，以开始进行计数比较，进而输出一正缘资料数据位及一负缘资料数据位；最后再将该正、负缘资料数据位于一硬判定逻辑电路中进行降频判定，以传送出一基频信号。本发明中的双相位FSK解调器不仅可降低逻辑门数目以及缩短信号延边时间，而且可增加解调解析度，实为一简单且实用的双相位FSK数字解调器，符合无线产品轻、薄、短小的发展趋势。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字无线通讯收发模组的信号调变技术，更具体地说，涉及一种应用在无线中频(IF)移频键控(Frequency Shift Keying，FSK)中的双相位(Two Phase)FSK数字解调器(demodulator)及其信号解调方法。
背景技术
随着近几年来通讯产品的大幅发展、网络的普及、资讯家电的兴起、以及无线通信、数字广播和宽频网路的应用等等，充分地证明“信息时代”的来临，也就是说信息的传递将更加迅速，也将更加多元化。而为了满足人们对信息需求的增加，无线通讯技术也越来越受重视，并且对无线产品的需求也有所提高。
无线通讯产品中的射频/中频模组由无线接收、信号合成与无线发射三个单元组成，其中无线接收单元由射频头端、混波器、中频放大器与解调器以及其他用于消除干扰杂讯、自动增益调整的电路等组成。基本上，该射频/中频模组是将接收到的信号经放大、滤波与合成处理之后，利用解调器将中频信号解调还原成原本的基频信号，以利后续的基频信号处理；因此，解调器在数字无线通讯收发模组中扮演着不容忽视的角色。
传统利用调频技术的FSK解调器在进行中频信号解调时，是先利用一混波器(Mixer)进行第一次降频，即将中频信号降频为高Q值的信号之后再使信号经内部所设计的复杂运算公式进行计算，经计算后才能将该信号降频解调成基频信号；利用此种方式将会导致延迟信号的时间和增加所占用的逻辑门数目(logic gate counts)，此外，该传统的FSK解调器所采用的RTL数字设计电路所需的晶片面积较大，且电流消耗也相对较高。
为此，本发明中的创作人凭借其多年从事相关行业的经验与实践，并经潜心研究与开发，终创造出本发明中的双相位FSK数字解调器及其信号解调方法，以有效解决上述利用传统FSK解调器进行解调而所存在的不足。
发明内容
本发明中双相位FSK数字调器及其信号解调方法的主要目的是为了解决现有解调器在对中频数字调频解调时的解析度(resolution)不够，且在低中频时效果不够显著等问题。
本发明中双相位FSK数字解调器及其信号解调方法的另一目在于解决现有解调器及信号解调方法会延迟信号时间、增加逻辑门数目及具有相对较高电流消耗的问题。
本发明中双相位FSK数字解调器及其信号解调方法的再一目是为了解决现有解调器所需晶片面积较大，从而导致解调器结构大，不符合无线产品轻、薄、短小趋势的问题。
本发明中双相位FSK数字解调器及其信号解调方法的又一目的是为了解决现有数字解调器没有信号补偿功能，从而具有较大频率误差的问题。
为达到上述目的，本发明中的双相位FSK数字解调器包括有：
至少一用于分别检测撷取中频信号的正缘信号与负缘信号的检测电路；
一第一计数器，该计数器在根据不同的频带码选择相对的临界值后，接收正缘信号作为启动信号而将该第一计数器的初始值重置为临界值，以开始计数比较，进而得到一正缘资料数据位；
一第二计数器，该计数器接收负缘信号作为启动信号而将第二计数器的初始值重置为临界值，以开始计数比较，进而得到一负缘资料数据位；及
一硬判定逻辑电路，该硬判定逻辑电路是根据正缘资料数据位与负缘资料数据位进行降频判定，以传送出一基频信号。
另外，若正缘或负缘信号的间距太大时，可利用一正缘或负缘资料数据位补偿信号至硬判定逻辑电路中进行信号补偿，则无需将信号间距完全计数完毕，即可得到正线或负缘资料数据位。
本发明中双相位FSK数字解调器的信号解调方法是在双相位FSK数字解调器接收经放大、滤波与合成处理后的中频信号后，进行解调步骤，该信号解调方法包括下列步骤：
检测撷取中频信号的正缘信号与负缘信号；
根据不同的频带码选择相对的临界值后，接收正缘信号作为启动信号而将该临界值重置为初始值，以开始计数比较，进而得到一正缘资料数据位；
接收该负缘信号作为启动信号而将该临界值重置为初始值，以开始计数比较，进而得到一负缘资料数据位；
根据该正缘资料数据位与该负缘资料数据位进行降频判定，以传送出一基频信号。
在利用本发明中的双相位FSK解调器及其解调方法后不仅可降低逻辑门数目以及缩短信号延边时间，而且可增加解调解析度，实为一简单且实用的双相位FSK数字解调器，符合无线产品轻、薄、短小的发展趋势。
附图说明
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
图1是本发明中双相位FSK数字解调器的结构示意图；
图2是本发明中双相位FSK数字解调器在检测正、负缘信号时的波形信号示意图。
具体实施方式
本发明是利用一对计数器对一中频信号(IF)进行一双相位(two phase)信号的处理，借由双相位的正缘信号与负缘信号来进行信号的解调，并达到降低逻辑门数目、缩短信号延迟时间及增加解调解析度(resolution)。特别是将本发明中的解调器应用在低中频(low IF)时，其效果将更加显著。
本发明中的双相位FSK数字解调器及其信号解调方法可同时参考图1所示，籍此图来说明整个双相位FSK数字解调器的结构及其进行信号解调的整个流程。当无线接收单元接收到一无线射频信号时，经由射频头端、混波器、中频放大器等元件的放大、滤波与合成等处理之后，将会传送一FSK中频信号至一双相位FSK数字解调器中。
如图1所示，当一双相位FSK数字解调器10接收到FSK中频信号之后，先利用至少一个检测电路12在每一个FSK中频信号的周期中进行检测、撷取正缘对正缘(positive edge-to-positive edge)的正缘信号以及负缘对负缘(negative edge-to-negative edge)的负缘信号，同时如图2所示，当检测电路12撷取到正缘信号之后，先利用一反相器14将正缘信号反相后传送至第一n位元涟波计数器(n-bit ripple counter)16中作为启动信号，并将第一n位元涟波计数器16的初始值重置为临界值(threshold value)22(使用二的补数即负数)；同时，检测电路12在撷取到负缘信号之后，也利用一反相器1 8将此负缘信号予以反相，再传送至一第二n位元涟波计数器20中作为启动信号，并将第二n位元涟波计数器20的初始值重置为临界值22(使用二的补数即负数)。其中，该临界值22根据不同的频带码(channel code)而具有不同的对应值。
在进行计数之前，先利用一系统脉冲分别去计算相邻正缘信号之间的距离而得到一正缘信号间距，并同时计算相邻负缘信号之间的距离而得到一负缘信号间距。此时，将第一n位元涟波计数器16初始值重置为临界值22之后，配合正缘信号间距开始进行计数比较，以输出一正缘资料数据位(data bit)，其为1或0的二进制数据位的n位元涟波计数器的最高有效数元(MostSignificant Bit，MSB)，若该正缘信号间距大于临界值22时，则输出的正缘资料数据位为0；反之，若该正缘信号间距小于临界值22时，则输出的正缘资料数据位为1。其中，若正缘信号之间的间距太大时，利用一正缘资料数据位补偿(compensatlon)信号至一硬判定逻辑电路(hard decision logic circuit)24中进行信号补偿，则该第一n位元涟波计数器16无需将该正缘信号的间距完全计数完毕，即可得到正缘资料的数据位。
在该第一n位元涟波计数器16进行计数的同时，将第二n位元涟波计数器20的初始值重置为临界值22之后，配合负缘信号间距开始进行计数比较，以输出一负缘资料数据位，此负缘资料数据位也为1或0的二进制数据位的n位元涟波计数器的最高有效数元(MSB)，若该负缘信号的间距大于临界值22，则输出的负缘资料数据位为0；若该负缘信号的间距小于临界值22，则第二n位元涟波计数器20所输出的负缘资料数据位为1。其中，若负缘信号的间距太大时，利用一负缘资料数据位补偿信号至该硬判定逻辑电路24中进行信号补偿，则第二n位元涟波计数器20无需将负缘信号间距完全计数完毕，即可得到该负缘资料数据位。
将第一n位元涟波计数器16与第一n位元涟波计数器20所计数出的正缘资料数据位与负缘资料数据位同时传送至硬判定逻辑电路24中，该硬判定逻辑电路24根据正缘资料数据位与负缘资料数据位进行降频判定，并配合正缘资料数据位补偿信号与负缘资料数据位补偿信号同时进行信号的补偿，进而传送出一基频信号。如此，即可籍由正缘资料数据位补偿信号与负缘资料数据位补偿信号同时在硬判定逻辑电路24中做出判断，以增加解调后基频信号的精确度，进而大幅降低频率误差(frequency deviation)。
本发明利用前述做法可省掉传统再需一多位元比较器的逻辑门数；而信号补偿部分则因假设相邻正缘信号的间距或是相邻负缘信号的间距的距离太长时，会造成硬判定逻辑电路24的解析度降低，所以利用一正缘或负缘资料数据位补偿信号至硬判定逻辑电路24中进行信号补偿，而无需将信号间距完全计数完毕，即可得到正缘资料数据位及负缘资料数据位。
因此，本发明是利用双相位应用来进行信号的解调，可增加中频数字调频在解调时的解析度，并同时可降低逻辑门数目以及缩短信号延迟时间，以及有效减少电流的消耗。另外，本发明还提出了一种简单且实用的双相位FSK数字解调器，其可减少晶片面积，使数字解调器具有结构小、省面积的优点，以符合无线产品轻、簿、短小的趋势。
上述仅对本发明中的较佳实施例作了说明，但并不能作为本发明的保护范围，因作为本领域的技术人员对其作出相应的修改与修饰是可以的，因此，凡是依据本发明的设计精神而作出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (23)
1.一种双相位FSK数字解调器，用于接收经放大、滤波与合成处理后的中频信号，该双相位FSK数字解调器包括有：
至少一用于分别检测撷取中频信号的正缘信号与负缘信号的检测电路；
一第一计数器，该计数器在根据不同的频带码选择相对的临界值后，接收正缘信号作为启动信号而将该第一计数器的初始值重置为临界值，以开始计数比较，进而得到一正缘资料数据位；
一第二计数器，该计数器接收负缘信号作为启动信号而将第二计数器的初始值重置为临界值，以开始计数比较，进而得到一负缘资料数据位；及
一硬判定逻辑电路，该硬判定逻辑电路是根据正缘资料数据位与负缘资料数据位进行降频判定，以传送出一基频信号。
2.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：在所述检测电路与所述第一计数器之间连接有一可将检测电路撷取到的正缘信号反相后送至第一计数器的反相器。
3.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：在所述检测电路与所述第二计数器之间连接有一可将检测电路撷取到的负缘信号反相后送至第二计数器的反相器。
4.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述正缘信号与负缘信号的间距是利用一系统脉冲计来算相邻信号的距离。
5.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述正缘信号的间距太大时，利用一正缘资料数据位补偿信号至所述硬判定逻辑电路中进行信号补偿，则第一计数器无需将该正缘信号间距完全计数完毕，即可得到正缘资料数据位。
6.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述负缘信号的间距太大时，利用一负缘资料数据位补偿信号至所述硬判定逻辑电路中进行信号补偿，则第二计数器无需将该负缘信号间距完全计数完毕，即可得到负缘资料数据位。
7.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述正缘资料数据位与负缘资料数据位为1或0的二进制数据位。
8.根据权利要求1或7中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述经第一计数器计数比较后的正缘信号间距大于该临界值时，输出的正缘资料数据位为0；若该正缘信号的间距小于该临界值时，输出的正缘资料数据位为1。
9.根据权利要求1或7中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述经第二计数器计数比较后的负缘信号间距大于该临界值时，输出的负缘资料数据位为0；若该负缘信号的间距小于该临界值时，输出的负缘资料数据位为1。
10.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述第一计数器与第二计数器为n位元涟波计数器。
11.根据权利要求1中所述的双相位FSK数字解调器，其特征在于：所述第一计数器输出的正缘资料数据位与第二计数器输出的负缘资料数据位都为最高有效数元(MSB)。
12.一种双相位FSK数字解调器的信号解调方法，其是在双相位FSK数字解调器接收经放大、滤波与合成处理后的中频信号后，进行解调步骤，该信号解调方法包括下列步骤：
检测撷取中频信号的正缘信号与负缘信号；
根据不同的频带码选择相对的临界值后，接收正缘信号作为启动信号而将该临界值重置为初始值，以开始计数比较，进而得到一正缘资料数据位；
接收该负缘信号作为启动信号而将该临界值重置为初始值，以开始计数比较，进而得到一负缘资料数据位；
根据该正缘资料数据位与该负缘资料数据位进行降频判定，以传送出一基频信号。
13.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：在所述检测撷取到正缘信号的步骤后，可将该正缘信号进行反相后再进行计数比较。
14.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：在所述检测撷取到负缘信号的步骤后，可将该负缘信号进行反相后再进行计数比较。
15.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：在所述计算正缘信号与负缘信号的间距步骤中是利用一系统脉冲来计算间距的。
16.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：在对正、负缘信号间距进行计数时是利用二n位元涟波计数器分别进行的。
17.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：所述降频判定的步骤是在一硬判定逻辑电路中进行。
18.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：所述正缘信号的间距太大时是利用一正缘资料数据位补偿信号进行信号补偿，则无需将该正缘信号间距完全计数完毕，即可得到正缘资料数据位。
19.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：所述负缘信号的间距太大时是利用一负缘资料数据位补偿信号进行信号补偿，则无需将该负缘信号间距完全计数完毕，即可得到负缘资料数据位。
20.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：所述正缘资料数据位及负缘资料数据位为1或0的二进制数据位。
21.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：在所述经计数比较的步骤后，若正缘信号间距大于该临界值，则输出的正缘资料数据位为0；若正缘信号的间距小于该临界值，则输出的正缘资料数据位为1。
22.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：在所述经计数比较的步骤后，若负缘信号间距大于该临界值，则输出的负缘资料数据位为0；若负缘信号的间距小于临界值，则输出的负缘资料数据位为1。
23.根据权利要求12中所述的信号解调方法，其特征在于：所述正缘资料数据位与负缘资料数据位都为最高有效数元(MSB)。
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