IT201600111351A1

IT201600111351A1 - Procedimento per rivelare segnali con modulazione fsk, circuito, dispositivo e prodotto informatico corrispondenti

Info

Publication number: IT201600111351A1
Application number: IT102016000111351A
Authority: IT
Inventors: Eusebio Dicola; Elena Salurso; Jan Milsimer
Original assignee: St Microelectronics Des & Appl; St Microelectronics Srl
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-04
Also published as: CN108023846B; US10484217B2; US20180131544A1; CN108023846A

Description

“Procedimento per rilevare segnali con modulazione FSK, circuito, dispositivo e prodotto informatico corrispondenti”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La descrizione riguarda la rilevazione di segnali con modulazione FSK.

Una o più forme di attuazione possono essere applicate a soluzioni dove vengono scambiate informazioni tra due dispositivi. Un dispositivo “di carica” (“charger”) e un dispositivo “caricato” (“charged”) che scambiano informazioni per controllare/regolare un processo di carica in un, per es., caricatore wireless possono essere un esempio di una tale soluzione.

Sfondo tecnologico

La modulazione di frequenza (FM) comporta una variazione della frequenza di un segnale modulato in funzione di un segnale modulante, come per esempio un segnale dati che trasporta informazione.

Un caso tipico di modulazione di frequenza è il Frequency Shift Keying (FSK). Per esempio, in una FSK a due livelli (2-FSK), due diverse frequenze possono corrispondere a due diversi livelli binari (per es., “0” e “1”).

Lo spettro di frequenza del segnale modulato corrispondente comprende una pluralità di righe in corrispondenza di punti determinati dalla frequenza di deviazione (deviation frequency) Δf e dalla velocità di modulazione fc, espressa per es. in baud.

Per demodulare un segnale con modulazione FSK si possono utilizzare diversi tipi di circuito.

Un approccio di rilevazione elementare può basarsi sulla rilevazione di passaggi per lo zero (zero-crossing) del segnale modulato.

Un circuito corrispondente può comprendere un filtro (banda base), un amplificatore operazionale di soglia, un blocco derivatore, un diodo raddrizzatore, un circuito monostabile, un filtro passabasso e un trigger di Schmitt. In tale soluzione, si fa passare il segnale ricevuto attraverso un filtro passabanda per rimuovere il rumore fuori banda. Il segnale filtrato viene alimentato ad un comparatore di soglia che rileva il numero di passaggi per lo zero. Il blocco derivatore e un raddrizzatore (per es., un diodo) possono generare picchi positivi in corrispondenza dei fronti di salita del segnale ad onda quadra in uscita al comparatore. Un circuito monostabile può poi generare impulsi di durata costante nei momenti in cui ricorrono i picchi. Gli impulsi così generati sono quindi filtrati passabasso e passati ad un circuito di soglia che è configurato per rilevare il segnale ricevuto come “1” o “0” a seconda che il segnale filtrato passabasso sia rispettivamente, per es., al di sopra e al di sotto di una soglia di rilevamento.

Una corretta demodulazione è facilitata dall’assenza di “salti” di fase nel segnale FSK quando si passa da una frequenza a un’altra: tali salti possono di fatto contrastare la rilevazione dell’esatto momento in cui è avvenuta la variazione del segnale modulato.

Un procedimento di rilevazione alternativo può comprendere utilizzare un dispositivo di elaborazione come per esempio un core DSP, che può calcolare la frequenza del segnale con modulazione FSK (per es., attraverso un calcolo di DFT o simile), ciò seguito da filtraggio per rimuovere il rumore; le variazioni in frequenza sono quindi valutate per rilevare il segnale che trasporta informazioni.

Soluzioni come discusse in precedenza possono soffrire di diversi svantaggi che comprendono, per esempio, complessità del circuito (anche in termini di area di silicio nel caso di circuiti integrati) e costo e dimostrano una debolezza intrinseca rispetto a variazioni di fase (“salti”) quando si passa da una frequenza a un’altra.

Documenti come US 9 225 568 B1 suggeriscono di utilizzare un contatore per misurare un numero fisso di cicli FSK. La frequenza del segnale ricevuto può poi essere determinata attraverso il confronto dei valori del conteggio con una soglia predeterminata. Il confronto del numero ricevuto con un numero atteso permette di discriminare tra, per es., due frequenze di modulazione f0 e f1.

Scopo e sintesi

Nonostante l’attività estesa in tale settore, si sente ancora l’esigenza di soluzioni perfezionate, per es., riguardo uno o più dei seguenti aspetti:

- robustezza contro i salti di fase e possibili derive di frequenza, per es., nel segnale portante con modulazione FSK;

- capacità di operare in uno scenario di tipo MFSK (Multiple Frequency-Shift Key), che comporta segnali modulanti a più livelli (per es., 4-FSK, 8-FSK, ...); e/o - capacità di operare con diversi standard di comunicazione, come, per esempio, il protocollo di comunicazione Qi 1.2 e il protocollo di comunicazione PMA.

Uno scopo di una o più forme di attuazione è di contribuire a rispondere a tale esigenza.

In accordo con una o più forme di attuazione, tale scopo può essere raggiunto attraverso un procedimento avente le caratteristiche richiamate nelle rivendicazioni corrispondenti.

Una o più forme di attuazione possono anche riguardare un circuito corrispondente (per es., un rilevatore FSK), un dispositivo corrispondente (per es., un demodulatore FSK) e un prodotto informatico corrispondente caricabile su una memoria di almeno un dispositivo elaboratore e comprendete porzioni di codice software per l’esecuzione i passi del procedimento quando il programma viene eseguito su almeno un dispositivo elaboratore. Come qui utilizzato, si comprende che il riferimento a un tale prodotto informatico è equivalente al riferimento a mezzi leggibili da un computer che contengono istruzioni per controllare il sistema elaborativo per coordinare l’implementazione del procedimento secondo una o più forme di attuazione. Il riferimento ad un ”almeno un dispositivo elaboratore” è mirato a evidenziare la possibilità per una o più forme di attuazione di essere implementate in una forma modulare e/o distribuita.

Una o più forme di attuazione possono comportare di rilevare la differenza tra due frequenze utilizzate per la modulazione, per esempio la differenza tra una frequenza rilevata corrente e una frequenza rilevata precedentemente.

Di conseguenza, il funzionamento di una o più forme di attuazione può non essere direttamente collegato alle (al valore assoluto delle) frequenze utilizzate, il che facilita il decodificare un segnale modulante anche in uno scenario MFSK.

Una o più forme di attuazione possono mostrare una robustezza intrinseca contro spostamenti (shift) in frequenza e/o salti di fase.

Una o più forme di attuazione possono operare efficacemente in connessione con, per es., protocolli di trasmissione che comprendono un tipo di funzionamento differenziale, per esempio dove la frequenza generata durante un certo intervallo temporale è collegata con la frequenza generata in un intervallo temporale precedente, così che l’informazione da rilevare sta nella differenza tra queste due frequenze e non nella sequenza di valori assoluti della frequenza che sono trasmessi/ricevuti.

Una o più forme di attuazione possono dunque facilitare la rilevazione di un segnale Qi (che è codificato in maniera differenziale utilizzando un sistema bifase), così come un segnale PMA basato sull’uso di un codice Manchester.

Al contrario di approcci convenzionali per la rilevazione di segnali con modulazione FSK (in cui si valutano i valori – assoluti – delle frequenze ricevute e si ricostruisce una sequenza di bit corrispondente sulla base della sequenza di frequenze ricevuta e della regola di modulazione, applicata in maniera complementare rispetto al modulatore) una o più forme di attuazione possono ricostruire direttamente la sequenza dei bit convogliati dal segnale digitale modulato, per esempio sfruttando le transizioni di frequenza, che comprendono già di per sé l’informazione binaria trasmessa in quanto questa è applicata in maniera differenziale.

Breve descrizione delle diverse viste delle figure Una o più forme di attuazione saranno ora descritte, a solo titolo di esempio, con riferimento alle figure annesse, in cui:

- la Figura 1, che comprende due porzioni indicate con a) e b), è esemplificativa di una modulazione FSK,

- la Figure 2 è una rappresentazione schematica di un principio di base sottostante ad una o più forme di attuazione,

- la Figura 3 è uno schema a blocchi funzionale generale esemplificativo di una o più forme di attuazione, - la Figura 4 è uno schema a blocchi di una o più forme di attuazione,

- la Figura 5 è uno schema a blocchi esemplificativo di possibili caratteristiche di una o più forme di attuazione,

- la Figura 6 è un diagramma di flusso esemplificativo di possibile funzionamento delle forme di attuazione.

Descrizione dettagliata

Nella descrizione che segue, sono illustrati uno o più dettagli specifici, allo scopo di fornire una comprensione approfondita degli esempi delle forme di attuazione di questa descrizione. Le forme di attuazione possono essere ottenute senza uno o più dei dettagli specifici o con altri procedimenti, componenti, materiali, ecc. In altri casi, operazioni, materiali o strutture note non sono illustrate o descritte in dettaglio in modo tale che certi aspetti delle forme di attuazione non saranno resi poco chiari.

Un riferimento a “una forma di attuazione” nel quadro della presente descrizione intende indicare che una particolare configurazione, struttura, caratteristica descritta con riferimento alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Per cui, le frasi come “in una forma di attuazione” che possono essere presenti in uno o più punti della presente descrizione non fanno necessariamente riferimento proprio alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in un modo adeguato qualsiasi in una o più forme di attuazione.

I riferimenti qui utilizzati sono forniti semplicemente per convenienza e quindi non definiscono l’ambito di protezione o la portata delle forme di attuazione.

La parte alta della Figura 1, denominata a), è esemplificativa del possibile andamento temporale di un segnale (sinusoidale) con modulazione FSK in funzione di un segnale digitale modulante che ha l’andamento temporale esemplificato nella parte inferiore della Figura 1, denominata b).

Specificamente, la Figura 1 è esemplificativa – in una maniera non limitante per le forme di attuazione – di una modulazione FSK a due livelli (2-FSK) in cui si cambia la frequenza del segnale modulato con FSK (parte a)) tra un valore “basso” f0 e un valore “alto” f1 in funzione del valore logico del segnale modulante (porzione b) tra “0” e “1”.

In entrambe le parti della Figura 1, l’asse delle ascisse indica il tempo, e l’asse delle ordinate indica l’ampiezza A (in unità arbitrarie).

Per esempio, anche se la rappresentazione di Figura 1 presume che:

- una transizione da una frequenza f0 a una frequenza f1 nel segnale con modulazione FSK corrisponde a una transizione da “0” a “1” nel segnale (digitale) modulante, e

- una transizione da una frequenza f1 a una frequenza f0 nel segnale con modulazione FSK corrisponde a una transizione da “1” a “0” nel segnale (digitale) modulante, può valere anche l’opposto.

Allo stesso modo, la modulazione FSK può consistere nell’utilizzare più di due frequenze, per es., f0, f1, f2, f3, quindi permettendo una modulazione a più livelli, per es., “00” → f0, “01” → f1, “10” → f2, “11” → f3 nel caso di modulazione 4-FSK.

Ciò che è stato descritto precedentemente corrisponde a principi ben noti nella teoria di segnali, il rende dunque superfluo fornire in questa sede una descrizione più dettagliata.

La rappresentazione di Figura 1 è quindi in generale esemplificativa di una forma d’onda con modulazione FSK, in cui la frequenza (cioè il periodo) della forma d’onda modulata varia in funzione del livello di un segnale digitale modulante.

La Figura 2 è esemplificativa di un possibile criterio per rilevare un segnale con modulazione FSK (vedere per es. la parte superiore a) nella Figura 1) rappresentato in funzione della frequenza (scala delle ascisse).

Un’area (area della zona D (Dzone)) può essere definita attorno a una frequenza corrente Ffsk ricevuta rappresentativa di una finestra di larghezza 2xD (per esempio tra –D e D intorno a Ffsk), in modo tale che la ricezione della frequenza al di fuori della finestra in questione (per semplicità viene esemplificata una finestra simmetrica intorno a Ffsk, questa caratteristica essendo in ogni caso non limitativa) può essere considerata corrispondere a un cambiamento in frequenza della forma d’onda con modulazione FSK indicativa di un cambio di livello (per es. “0” → “1” o “1” → “0”) nel segnale modulante che deve essere ricostruito in corrispondenza del rilevatore.

Lo schema a blocchi della Figura 3 è esemplificativo di una possibile soluzione di demodulatore FSK 10 secondo una o più forme di attuazione.

Per esempio, in una o più forme di attuazione, si può fornire un segnale in ingresso FSKincon modulazione FSK (vedere per esempio la parte a) della Figura 1) ad un blocco di rilevazione di cambiamento di frequenza 12 dove si analizza il segnale FSKincon modulazione FSK per rilevare un cambiamento nella sua frequenza.

Si può fornire l’uscita del segnale rilevato dal blocco di rilevazione di cambiamento di frequenza 12 a un blocco decodificatore di bit 14 (che comprende per esempio una macchina a stati finiti – FSM) per valutare i cambiamenti successivi di frequenza (per es., positivi o negativi /- tra due frequenze f0 ed f1) e decodificare il segnale modulante (per es., i bit “0” e “1”, riferendosi all’esempio nella parte inferiore della Figura 1) al fine di produrre una sequenza di bit ricevuti e decodificati (per es., ...1, 0, 1, 0, 1, ...).

In una o più forme di attuazione, i bit decodificati possono essere memorizzati in un buffer 16 nell’ottica di produrre un segnale di uscita OUT per l’uso in un dispositivo accoppiato con un demodulatore FSK 10. Un dispositivo di carica/caricato come esemplificato nella parte introduttiva della descrizione può essere esemplificativo di un tale uso o di tali dispositivi.

Si comprenderà altresì che la rappresentazione di Figura 3 è meramente esemplificativa in quanto, per esempio, in una o più forme di attuazione, il buffer 16 può essere eliminato.

Un demodulatore FSK come esemplificato in Figura 3 può essere utilizzato per demodulare una varietà di segnali con modulazione FSK, come per esempio segnali codificati secondo i protocolli Qi o PMA già nominati.

Una o più forme di attuazione possono essere controllate/programmate come esemplificato nella Figura 3 per es. attraverso una unità di elaborazione esterna, come un’unità microprocessore o MPU.

Per esempio, in una o più forme di attuazione esiste la possibilità di generare interrupt per una tale unità ogni volta che interviene un cambiamento nella frequenza del segnale FSKinin ingresso (lasciando la relativa elaborazione a moduli basati su software).

In una o più forme di attuazione esiste la possibilità di ricevere dati per es. Qi o PMA e di generare un interrupt sull’unità di elaborazione (solo) quando si raggiunge un certo numero di bit.

In una o più forme di attuazione, il processore può memorizzare nei suoi registri di configurazione un tipo di demodulazione come richiesto, il numero dei bit ricevuti che devono essere memorizzati nel buffer ed altri possibili parametri coinvolti in un algoritmo di decodifica (che può essere quindi eseguito per esempio attraverso un hardware IP).

Si apprezzerà che una o più forme di attuazione possono essere in grado di decodificare segnali in accordo con protocolli come Qi/PMA operando (solamente) sull’uscita del modulo 12 che rileva variazioni di una frequenza.

Lo schema a blocchi di Figura 4 è esemplificativo di un possibile layout del blocco demodulatore FSK 12 della Figura 3 e della sua possibile cooperazione con il blocco decodificatore di bit 14.

La Figura 4 mostra anche la possibile presenza, in una o più forme di attuazione, di un’unità di elaborazione (per es., esterna) 120 come per esempio un’unità di microprocessore (MPU) discussa in precedenza con registri di configurazione associati 122.

Nella Figura 4, il riferimento 124 denota un modulo contatore di “eventi” che riceve in ingresso il segnale FSKincon modulazione FSK e un segnale di cambiamento di frequenza FC e che produce un segnale di numero di eventi EN. Un tale contatore di eventi 124 può essere compreso in una o più forme di attuazione al fine di contare il numero di impulsi/forme d’onda del segnale modulato in ingresso FSKintra due cambiamenti di frequenza. In una o più forme di attuazione una tale informazione di “lunghezza” può essere sfruttata per facilitare la corretta demodulazione dei bit ricevuti come discusso in seguito.

Nella Figura 4, il riferimento 125 denota un modulo contatore di “finestra” che può essere pilotato dall’unità 120 (per es., attraverso i registri 122) e che può ricevere come ingresso il segnale FSKincon modulazione FSK, un segnale di larghezza di finestra WS (eventualmente fornito dall’unità di elaborazione 120) e produce un segnale di inizio e fine per un contatore 126.

In una o più forme di attuazione, il contatore 126 può essere un contatore libero (free-running) regolato da un segnale di clock in ingresso clk, accoppiato con il contatore di finestra 125 e configurato per produrre (ciclicamente) segnali in ingresso indicativi di un valore di conteggio “corrente” FRT val e di un valore di conteggio “precedente”, Prev FRT val.

Nella Figura 4, il riferimento 128 denota un circuito di rilevazione di cambiamento di frequenza che riceve i segnali FRT val e Prev FRT val in ingresso e fornisce un segnale di cambiamento di frequenza FC al contatore di eventi 124 e all’unità di decodifica 14.

In una o più forme di attuazione si può fornire un segnale ricevuto di frequenza RF all’unità di decodifica di bit 14 per es., in modo tale da facilitare certi processi di decodifica come discussi di seguito.

In una o più forme di attuazione, l’unità di decodifica di bit 14 può fornire un feedback all’unità di elaborazione 120 sui bit ricevuti (decodificati) che comprende per es. un segnale RB e un segnale irq che saranno discussi di seguito.

In una o più forme di attuazione, si può rilevare un cambiamento in frequenza del segnale con modulazione FSK (parte superiore a) nella Figura 1) dovuta a un cambiamento o transizione nel livello/i del segnale modulante (porzione superiore b) nella Figura 1) considerando una finestra che comprende un numero n di periodi o cicli del segnale FSKincon modulazione FSK.

In una o più forme di attuazione, questo può avvenire con una sensibilità elevata, cioè con la capacità di rilevare anche “piccole” differenze tra due frequenze ricevute. In una o più forme di attuazione si possono rendere configurabili dall’utente (per es., tra 1 e 32) il numero n di periodi o cicli per esempio attraverso il segnale WS fornito eventualmente dal processore 120 e dal registro di configurazione 122.

In una o più forme di attuazione, durante una tale finestra si possono eseguire due conteggi (vedere per es. i passi 1000 e 1002 nel diagramma di flusso di Figura 6) con il contatore 126 sotto il controllo del contatore di finestra 125.

Durante il primo conteggio (passo 1000 nel diagramma di flusso di Figura 6), si determina la durata temporale del primo insieme di n periodi o cicli (che è l’intervallo temporale richiesto per ricevere n forme d’onda o impulsi del segnale con modulazione FSK).

Durante il secondo conteggio (passo 1002 nel diagramma di flusso di Figura 6), si determina la durata temporale di un secondo insieme, vicino, di n periodi o cicli successivi.

La durata/intervallo di tempo determinata a ogni evento dà un’indicazione sul periodo (medio) del segnale con modulazione FSK durante la finestra corrispondente.

Per esempio, assumendo (per semplicità e facilità di comprensione) che la frequenza del segnale con modulazione FSK cambiamenti da una frequenza f1 a una frequenza f0 perché il segnale modulante passa da “1” a “0” (vedere, per es., la Figura 1) con – per esempio - f1>f0:

- il primo conteggio di n impulsi (forme d’onda) avrà una durata di n volte il periodo T1=1/f1 della forma d’onda con modulazione FSK alla prima frequenza f1;

- il secondo conteggio di n impulsi (forme d’onda) avrà una durata di n volte il periodo T0=1/f0 della forma d’onda con modulazione FSK alla seconda frequenza f0.

Si possono poi comfrontare i due segnali FRT val e Prev FRT val (corrispondenti ai successivi conteggi 1000 e 1002 nel diagramma di flusso di Figura 6) con il rilevatore di cambiamento di frequenza 128 (passo 1004 del diagramma di flusso di Figura 6) al fine di verificare se i due conteggi sono uguali o differiscono.

Se i due conteggi sono diversi (per es., più di una certa soglia di sensibilità come per esempio D nella Figura 2, che nel caso esemplificativo considerato in precedenza può essere dovuto a una transizione del segnale modulante da “1” a “0”) a un passo 1006 una variazione nel segnale modulante sarà rilevata dal rilevatore di cambiamento di frequenza.

Se, al contrario, i due conteggi sono uguali (per es., differiscono meno di una certa soglia di sensibilità D in Figura 2) a un passo 1008 si determinerà che nessun cambiamento/transizione è avvenuto nel segnale modulante (vedere per esempio la situazione mostrata al centro di entrambe le parti a) e b) della Figura 1), poiché la frequenza del segnale con modulazione FSK rimane al valore f1 come risultato del fatto che il segnale modulante rimane a un valore logico “1”.

Il confronto tra i due conteggi fatto per esempio in un rilevatore di frequenza 128 (passo 1004 del diagramma di flusso della Figura 6) corrisponde essenzialmente al concetto essenziale rappresentato in Figura 2, cioè:

- non si rileva alcuna transizione nel segnale modulante finché i cambiamenti/variazioni nella frequenza del segnale con modulazione FSK rimangono all’interno dell’area della zona D (2xD),

- si rileva una transizione nel segnale modulante come conseguenza di una variazione al di fuori dell’area della zona D nella frequenza del segnale con modulazione FSK.

Una volta effettuata la rilevazione del cambiamento di frequenza (cambiamento/non cambiamento) nei passi 1006 o 1008, il funzionamento può ritornare “a monte” dei passi di conteggio 1000, 1002 all’interno di un quadro di funzionamento ciclico dove i conteggi 1000 e 1002 possono corrispondere al conteggio di n periodi o impulsi del segnale con modulazione FSK durante due finestre temporali successive o “eventi” dove uno dei due conteggi (per esempio il conteggio 1000) è rappresentativo di un evento “precedente” – segnale Prev FRT val – e l’altro conteggio (per es., conteggio 1002) è rappresentativo di un nuovo conteggio corrente, con il conteggio “corrente” a un certo evento j che diventa il conteggio “precedente” per un evento successivo j+1.

In una o più forme di attuazione, uno qualsiasi di questi conteggi può fornire una stima del periodo medio – quindi della frequenza – del segnale con modulazione FSK durante un evento o una finestra corrispondente.

Il funzionamento come esemplificato in precedenza è intrinsecamente robusto contro qualsiasi deriva della portante del segnale FSK, data la natura “differenziale” della rilevazione (in cui il periodo/frequenza su una certa finestra temporale viene confrontato con il periodo/frequenza su una finestra temporale precedente).

Inoltre, il fatto che ogni conteggio fornisce una stima di un periodo/frequenza medio del segnale FSK su una certa finestra temporale rende il funzionamento refrattario ai salti di fase, come discussi nella parte introduttiva di questa descrizione, e a possibili disallineamenti tra l’inizio delle finestre di conteggio e le transizioni in frequenza prodotte dal segnale modulante.

In una o più forme di attuazione, si possono rilevare i cambiamenti in frequenza del segnale modulato FSK cadenzando il periodo del segnale FSKinraggruppando un numero n di forme d’onda/impulsi con modulazione FSK nella stessa misura, con la possibilità di ottenere un’elevata sensibilità anche per cambiamenti minimi di frequenza.

Si può rendere configurabile il numero n di impulsi raggruppati in ogni finestra, per es., attraverso il segnale WS dell’unità 120, rendendo quindi questa sensibilità selettivamente regolabile.

Per esempio, in una o più forme di attuazione come esemplificate in Figura 4 si può configurare il modulo contatore di finestra 125 per ricevere (per es., dall’unità 120) un segnale di dimensione della finestra WS (per es., n) con la capacità di abilitare/disabilitare (con segnali di inizio/fine) il funzionamento del contatore libero 126.

In una o più forme di attuazione, si può configurare il blocco contatore di finestra 125 per contare gli impulsi del segnale in ingresso FSKincon modulazione FSK per identificare la fine di una finestra corrente, mentre si può configurare il contatore libero 126 semplicemente come un timer libero per misurare la durata della finestra di n periodi contando gli impulsi del segnale di clock clk che gli viene dato in ingresso.

In una o più forme di attuazione, il valore raggiunto dal timer libero 126 alla fine di ogni finestra può rappresentare una stima della frequenza del segnale in ingresso.

In una o più forme di attuazione, si può configurare il rilevatore di cambiamento di frequenza 128 per confrontare segnali FRT val e Prev FRT vale per ogni finestra di osservazione per rilevare un cambiamento di frequenza, con la possibilità che, se la frequenza in ingresso non varia, che il funzionamento possa continuare al ricorrere di un time out.

In funzione del tempo misurato dal timer/contatore 126 (per es., come conseguenza del fatto che la differenza delle durate di due finestre di conteggio successive è maggiore o minore di una soglia di rilevazione corrispondente alla larghezza D della zona D 2xD della Figura 2) si può rilevare una condizione di cambiamento o nessun cambiamento in frequenza e si può trasmettere la rispettiva informazione (segnale FC) al blocco decodificatore di bit 14.

Una o più forme di attuazione qui esemplificate possono quindi funzionare rilevando cambiamenti di frequenza confrontando una frequenza ricevuta in un certo momento con una frequenza ricevuta in un momento precedente e non per esempio con una soglia fissa già calcolata.

Come indicato, una o più forme di attuazione possono quindi essere insensibili a cambiamenti di frequenza/derive nella portante FSK. In un funzionamento su finestre “ampie” (cioè con valori grandi di n) esiste la possibilità di rilevare anche differenze minime tra le frequenze (per es., f0 e f1) con la capacità di ottenere un buon grado di accuratezza anche quando il clock esterno clk non è particolarmente veloce.

In una o più forme di attuazione, si può programmare la larghezza D dell’area della zona D 2xD di Figura 2 (per es., attraverso l’unità 120) rendendo quindi possibile per es. all’utente di “regolare” la sensibilità del rilevatore, prendendo in considerazione, per es., le condizioni di funzionamento come il livello di rumore e via dicendo.

Per semplicità e facilità di comprensione, la presentazione esemplificativa fornita in precedenza si riferisce alla modulazione a due livelli FSK (“0” e “1”), cioè la modulazione 2-FSK di un segnale con modulazione FSK che può avere due frequenze (nominali) f0 e f1.

Come indicato, una o più forme di attuazione si possono applicare alla modulazione “multilivello”. Un caso esemplificativo di una tale modulazione multilivello può comprendere per es. 4-FSK, cioè un segnale con modulazione FSK che può avere quattro frequenze diverse f0, f1, f2, f3 che possono corrispondere a quattro combinazioni di bit in un segnale modulante, per es., “00”, “01”, “10”, “11”. Estensioni a livelli più elevati come 8-FSK, 16-FSK e via dicendo sono realizzabili da un tecnico del settore.

In una o più forme di attuazione come esemplificate in Figura 5, in aggiunta a un segnale (per es., RF) indicativo di un’ultima frequenza misurata, il blocco decodificatore di bit 14 può ricevere come ingresso anche una stima del numero totale di “campioni” (cioè il numero di impulsi/forme d’onda del segnale con modulazione FSK in ingresso) ricevuti a quella frequenza.

In una o più forme di attuazione si può fornire questa informazione congiuntamente con il segnale di cambiamento di frequenza FC, fornito dal rilevatore di cambiamento di frequenza 128, e con il segnale di numero di eventi EN, fornito dal contatore di eventi 124, che è possibile sia stato elaborato in un (sotto)modulo di valutazione della lunghezza 142.

In una o più forme di attuazione si può configurare il modulo 142 per generare un segnale di lunghezza L che (per es., nel caso di decodifica di un segnale con codifica Manchester) può essere indicativo per capire se è avvenuto un cambiamento di frequenza a metà del bit trasmesso, in modo tale da capire se è stato trasmesso uno “0” o un “1”.

Se avviene un cambiamento (transizione) ad un istante inaspettato (per es., dovuto a una configurazione erronea di un registro), si può attivare e inviare verso l’unità MPU 120 un segnale di errore LE (non visibile in Figura 4).

In questo modo, si può configurare il demodulatore FSK 10 per decodificare i bit ricevuti prendendo in considerazione anche specifici formati di modulazione (per es., Qi o PMA – dove questi sono solo possibili esempi). Si può fornire l’informazione corrispondente (per es., identificare un certo formato di modulazione) a un blocco decodificatore 14 per esempio sull’ingresso controllabile da un utente 14a.

Per esempio, nel caso di Qi, il tempo trascorso tra due cambiamenti in frequenza può avere un ruolo nel demodulare il segnale ricevuto che viene codificato (in maniera di per sé nota) secondo uno schema di codifica bifase e differenziale (per es., con i due livelli “0” e “1” rappresentati da segnali che mostrano una transizione a metà del periodo del bit oppure nessuna transizione).

Una o più forme di attuazione possono anche dare la possibilità di decodificare segnali codificati con uno schema di modulazione di codice di tipo Manchester come è il caso per es. del protocollo di comunicazione MA 1-8.

In una o più forme di attuazione, si può generare un interrupt per esempio come segnale irq dall’unità di decodifica di bit 14 per un’unità di elaborazione (MPU) 120, per esempio quando si riceve un certo bit.

Per esempio, in una o più forme di attuazione può esistere la possibilità di, per es., utilizzare un buffer interno (come il buffer 16 nella Figura 3) che ha una lunghezza di per es. 32 bit, fatto da bit sequenziali concatenati, con la possibilità di configurare il numero dei bit accumulati nel buffer prima di un interrupt.

In una o più forme di attuazione, si può programmare un ulteriore interrupt di time-out per interrompere (per es., solo) l’unità 120 quando la trasmissione finisce e la linea di ricezione torna in stato di inattività (idle). Questo può permettere la ricezione anche nel caso in cui la lunghezza del pacchetto trasmesso non è nota a priori.

Come già detto, si possono configurare una o più forme di attuazione per la ricezione dei segnali secondo un protocollo Qi e/o PMA.

Nel primo caso (Qi) si può configurare un demodulatore come il demodulatore 10 della Figura 3 per:

- rilevare le variazioni di frequenza nel segnale di ingresso con modulazione FSK codificato con codice bifase, - decodificare i bit ricevuti quindi rilevati,

- ricevere un numero (programmato) di bit e accumularli all’interno di un buffer interno 16,

- interrompere l’unità 120 (MPU) come conseguenza del fatto che un numero desiderato di bit sono stati memorizzati nel buffer o nel caso in cui questo buffer è pieno.

Nel caso di codifica PMA (per es., codifica PMA Manchester), si può configurare un demodulatore FSK 10 come esemplificato nella Figura 3 per:

- demodulare il segnale con codifica di tipo Manchester in funzione delle variazioni di frequenza nel segnale in ingresso rilevato, e

- decodificare correttamente i bit ricevuti codificati con il protocollo Manchester.

In una o più forme di attuazione, si può fornire come caratteristica un time out programmabile come discusso in precedenza (per es., nel modulo di rilevazione di cambiamento di frequenza 128) quando la linea su cui si riceve il segnale con modulazione FSK va di nuovo in stato di inattività.

Una tale caratteristica può semplificare un codice di istruzioni software per il funzionamento come quello usato per esempio per decodificare i bit.

Una o più forme di attuazione possono fornire un’implementazione hardware per la demodulazione FSK che comprende un modulo di rilevazione di cambiamento di frequenza (per es., 128) sensibile ai cambiamenti “differenziali“ nella frequenza del segnale con modulazione FSK (e non ai suoi valori assoluti).

Una o più forme di attuazione possono fornire un modulo di decodifica di bit capace di demodulare segnali demodulatori bifase e/o modulati con codice di tipo Manchester.

Una o più forme di attuazione possono comprendere una caratteristica di time out programmabile (per es., a livello di rilevazione di cambiamento FSK) al fine di rilevare quando la linea, sulla quale viene ricevuto il segnale con modulazione FSK, va in stato di attesa.

Una o più forme di attuazione possono quindi fornire un procedimento per rilevare una forma d’onda con modulazione FSK in cui il periodo della forma d’onda con modulazione FSK varia in funzione del livello di un segnale digitale modulante (vedere per esempio la Figura 1), il procedimento comprendendo:

- contare (per es., in corrispondenza del 1000 in Figura 6) il ricorrere di un primo insieme di n periodi della forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto primo insieme che hanno una prima durata temporale,

- contare (per es., in corrispondenza di 1002) il ricorrere di un secondo insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto secondo insieme che hanno una seconda durata temporale,

- rilevare e confrontare (per es., in corrispondenza di 1004) detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale, e

- rilevare (per es., in corrispondenza di 1006) un cambiamento nella frequenza (per es., FC) di detta forma d’onda con modulazione FSK indicativa di un cambiamento nel livello di detto segnale digitale modulante come conseguenza di detto confronto che indica che una differenza tra detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale raggiunge una soglia di rilevazione (D).

In una o più forme di attuazione detto primo insieme di n periodi e detto secondo insieme di n periodi possono essere insiemi di periodi vicini (per esempio uno di seguito all’altro) in detta forma d’onda con modulazione FSK.

Una o più forme di attuazione possono comprendere contare ciclicamente (per es., in corrispondenza di 1000, 1002) il ricorrere di insiemi di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK su finestre temporali successive (vedere per es. il contatore di finestre 125 e il contatore 126) in cui:

- detto primo insieme di n periodi comprende un insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK su una finestra temporale corrente (per es., FRT val), e

- detto secondo insieme di n periodi comprende un insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK durante una finestra temporale precedente (per es., Prev FRT val).

Una o più forme di attuazione possono comprendere rendere selettivamente adattabile detto numero n di periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK (per es., in corrispondenza di 120).

Una o più forme di attuazione possono comprendere rendere selettivamente adattabile detta soglia di rilevazione (per es., D nella Figura 2) (per es., 120).

Una o più forme di attuazione possono comprendere ricostruire detto segnale modulante digitale (per es., in corrispondenza del blocco decodificatore di bit 14) in funzione dei cambiamenti nella frequenza di detta forma d’onda con modulazione FSK rilevati come risultato di un confronto (per es., 1004 di Figura 6).

Una o più forme di attuazione possono comprendere memorizzare in buffer (per es., sul 16) i bit d’informazione forniti da detto segnale digitale modulante ricostruito.

Una o più forme di attuazione possono comprendere generare segnali di interrupt (per es., irq) per interrompere almeno in parte (120) la rilevazione come conseguenza di una qualsiasi tra:

- interrompere la ricezione di detta forma d’onda con modulazione FSK, e/o

- raggiungimento di un valore di soglia da parte del numero di bit memorizzati in buffer, e/o

- riempimento di un rispettivo buffer (16) da parte dei bit memorizzati in buffer.

Una o più forme di attuazione possono riferirsi a un circuito (per es., 12) che comprende:

- un circuito contatore (per es., 125, 126) configurato per contare il ricorrere di insiemi di n periodi in una forma d’onda con modulazione FSK, in cui il periodo di detta forma d’onda con modulazione FSK varia in funzione del livello di un segnale modulante digitale, il circuito contatore configurato per:

- i) contare (per es., 1000) il ricorrere di un primo insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto primo insieme avendo una prima durata temporale,

- ii) contare (per es., 1002) il ricorrere di un secondo insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto secondo insieme avendo una seconda durata temporale,

- un modulo di rilevazione di cambiamento di frequenza (per es., 128) accoppiato con detto circuito contatore per ricevere da esso almeno un segnale (per es., FRT val, Prev FRT val) indicativo di detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale, che confronta (per es., 1004) detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale e che genera almeno un segnale di rilevazione (per es., FC) indicativo del ricorrere delle variazioni nella frequenza di detta forma d’onda con modulazione FSK come risultato del fatto che la differenza tra detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale raggiunge una soglia di rilevamento (per es., D), in cui il circuito è configurato per implementare il procedimento di una o più forme di attuazione.

Una o più forme di attuazione possono occuparsi di un demodulatore FSK (per es., 10) che comprende:

- un circuito (per es., 12) secondo una o più forme di attuazione, e

- un modulo di decodifica di bit (per es., 14) accoppiato con detto circuito per ricevere da esso detto almeno un segnale di rilevazione indicativo del ricorrere delle variazioni nella frequenza di detta forma d’onda con modulazione FSK, il modulo di decodifica di bit configurato per ricevere da detto almeno un segnale di rilevazione i bit d’informazione forniti da detto segnale modulante digitale.

Una o più forme di attuazione possono comprendere un modulo buffer (per es., 16) per memorizzare una pluralità di bit d’informazione forniti da detto segnale modulante digitale ricostruito dall’almeno un segnale di rilevazione.

In una o più forme di attuazione si può configurare detto modulo di decodifica per decodificare almeno uno tra un segnale con codifica bifase differenziale e un segnale con codifica Manchester.

Una o più forme di attuazione si possono occupare di un prodotto informatico, caricabile sulla memoria di almeno un dispositivo di elaborazione e che include porzioni di codice software per attuare il procedimento di una o più forme di attuazione.

Fermi restando i principi di fondo, i dettagli e le forme di attuazione possono variare, anche in modo apprezzabile, rispetto a quanto è stato qui descritto, puramente a titolo di esempio, senza uscire dall’ambito di protezione.

L’ambito di protezione è definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per rilevare una forma d’onda con modulazione FSK in cui il periodo della forma d’onda con modulazione FSK varia in funzione del livello di un segnale modulante digitale, il procedimento comprendendo: - contare (1000) il ricorrere di un primo insieme di n periodi della forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto primo insieme avendo una prima durata temporale, - contare (1002) il ricorrere di un secondo insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto secondo insieme avendo una seconda durata temporale, - rilevare e confrontare (1004) detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale, e - rilevare (1006) un cambiamento nella frequenza (FC) di detta forma d’onda con modulazione FSK indicativo di un cambiamento nel livello di detto segnale modulante digitale come risultato del fatto che detto confronto (1004) indica che una differenza tra detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale raggiunge una soglia di rilevazione (D).
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo insieme di n periodi e detto secondo insieme di n periodi sono insiemi di periodi vicini in detta forma d’onda con modulazione FSK.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, che comprende contare ciclicamente (1000, 1002) il ricorrere di insiemi di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK su finestre temporali successive (125) in cui: - detto primo insieme di n periodi comprende un insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK durante una finestra temporale corrente (FRT val), e - detto secondo insieme di n periodi comprende un insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK durante una finestra temporale precedente (Prev FRT val).
4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, che comprende rendere selettivamente adattabile (120, WS) detto numero n di periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK.
5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende rendere selettivamente adattabile (120) detta soglia di rilevazione (D).
6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende ricostruire detto segnale modulante digitale (14) in funzione dei cambiamenti nella frequenza di detta forma d’onda con modulazione FSK rilevati come risultato di detto confronto (1004).
7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, che comprende memorizzare in buffer (16) i bit di informazione convogliati da detto segnale modulante digitale ricostruito.
8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende generare segnali di interrupt (irq) per interrompere almeno in parte (120) la rilevazione come conseguenza del fatto che la ricezione di detta forma d’onda è sospesa.
9. Procedimento secondo la rivendicazione 7, che comprende generare segnali di interrupt (irq) per interrompere almeno in parte (120) la rilevazione come risultato del: - raggiungimento di un valore di soglia da parte del numero di bit memorizzati in buffer (16), - riempimento di un rispettivo buffer (16) da parte dei bit memorizzati in buffer.
10. Circuito (12) comprendente: - un circuito contatore (125, 126) configurato per contare il ricorrere di insiemi di n periodi in una forma d’onda con modulazione FSK, in cui il periodo di detta forma d’onda con modulazione FSK varia in funzione del livello di un segnale modulante digitale, il circuito contatore (125, 126) configurato per: - i) contare (1000) il ricorrere di un primo insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto primo insieme avendo una prima durata temporale, - ii) contare (1002) il ricorrere di un secondo insieme di n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK, detti n periodi di detta forma d’onda con modulazione FSK in detto secondo insieme avendo una seconda durata temporale, - un modulo di rilevazione di cambiamento di frequenza (128) accoppiato con detto circuito contatore (125, 126) per ricevere da esso almeno un segnale (FRT val, Prev FRT val) indicativo di detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale, confrontando (1004) detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale e generando (1006) almeno un segnale di rilevazione (FC) indicativo del ricorrere di variazioni nella frequenza di detta forma d’onda con modulazione FSK come risultato del fatto che la differenza tra detta prima durata temporale e detta seconda durata temporale raggiunge una soglia di rilevazione (D), in cui il circuito è configurato per implementare il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 9.
11. Demodulatore FSK (10) comprendente: - un circuito (12) secondo la rivendicazione 10, e - un modulo di decodifica di bit (14) accoppiato con detto circuito (12) per ricevere da esso detto almeno un segnale di rilevazione (FC) indicativo del ricorrere di variazioni nella frequenza di detta forma d’onda con modulazione FSK, il modulo decodificatore di bit (14) configurato per ricostruire da detto almeno un segnale di rilevazione (FC) i bit di informazione forniti da detto segnale modulante digitale.
12. Demodulatore FSK (10) secondo la rivendicazione 11, comprendente un modulo buffer (16) per memorizzare una pluralità di bit d’informazione convogliati da detto segnale modulante digitale ricostruito a partire da detto almeno un segnale di rilevazione (FC).
13. Demodulatore FSK secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12, in cui detto modulo decodificatore (14) è configurato per decodificare almeno uno tra un segnale con codifica bifase differenziale e un segnale con codifica Manchester.
14. Prodotto informatico, caricabile nella memoria di almeno un dispositivo di elaborazione e comprendente porzioni di codice software per attuare il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 9.