JP2014523681A - 二相通信復調方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 二相通信レシーバシステムが、二相変調信号(IN)のディジタルサンプルを生成するために、二相変調信号をサンプルするよう構成されたアナログ・ディジタルコンバータ(ADC)(12)を含む。このシステムはまた、ディジタルサンプルに基づいて二相変調信号をデコードするよう構成された二相信号デコーダ(14)を含む。このシステムはさらにプリアンブル検出器(16)を含み、プリアンブル検出器(16)は、出力を生成するためにディジタルサンプルを評価するように、及び、当該出力に基づいて二相変調信号をデコードするために二相変調信号のプリアンブルを検出するよう構成されたディジタルフィルタ(18)を含む。
【選択図】 図1

Description

本願は、概して電子回路に関し、特に、二相通信復調技術に関する。
データを転送するために利用され得る符号化スキームの一例は二相変調である。二相変調信号の各ビットウィンドウ(すなわち、期間)は、各ビットウィンドウが論理状態のエッジ遷移で始まる、単一の論理ビットを表す。論理ローは、ビットウィンドウを通して実質的に一定の論理状態により表され、これに対し、論理ハイは、ビットウィンドウのおよそ中心の付加的な論理状態のエッジ遷移により表される。
二相変調信号の振幅が十分であるときは、任意の様々な異なる復号アルゴリズムが二相変調信号をデコードするために実装され得る。しかしながら、例えば、フィルタリング及び/または転送媒体の損失等が原因で、信号の振幅が小さくなると、二相変調信号をデコードすることが難しくなることがある。例えば、ノイズの存在は、レシーバを二相変調信号のプリアンブルに同期させることに基づくような、二相変調信号の期間をレシーバに整合させることをより難しくさせる。それに加えて、ある二相変調信号の転送の実装では、二相変調信号の位相及び/または周波数を整合させるための外部クロックがないことがあり、これは、二相変調信号のデコードをさらに複雑にすることがある。一例として、トランスミッタのクロックとレシーバのクロック間の周波数ミスマッチにより二相変調信号のデコードに復調エラーが生じることがある。
一つの実施例では、二相通信レシーバシステムは、二相変調信号のディジタルサンプルを生成するために二相変調信号をサンプルするよう構成されたアナログ・ディジタルコンバータ(ADC)を含む。このシステムはまた、ディジタルサンプルに基づいて二相変調信号をデコードするよう構成された二相信号デコーダを含む。このシステムはさらにプリアンブル検出器を含み、当該プリアンブル検出器は、出力を生成するためにディジタルサンプルを評価するように、及び、当該出力に基づいて二相変調信号をデコードするための二相変調信号のプリアンブルを検出するように構成されたディジタルフィルタを含む。
別の実施例において、二相変調信号のプリアンブルを検出する方法が、二相変調信号の連続したサンプル信号を生成するためにサンプリングレートで二相変調信号をサンプリングすることを含む。この方法はまた、二相変調信号のプリアンブルの少なくとも一つの期間に関連する値を含むタップ重みを有するフィルタタップを含む有限インパルス応答(FIR)フィルタに、連続したディジタルサンプルの各々を繰り返しシフトさせることを含む。この方法はまた、各反復でフィルタタップのそれぞれの適切なサブセットに関係するFIRフィルタに繰り返しシフトされたディジタルサンプルのサブセットを数学的に評価することに基づいて、FIRフィルタから出力を生成することを含む。この方法はさらに、FIRフィルタからの出力を閾値と比較することと、閾値よりも大きいFIRフィルタからの出力に応答して二相変調信号をデコードするための二相変調信号のプリアンブルを検出することを含む。
別の実施例において、二相通信レシーバシステムが、二相変調信号に関連する第1の二相変調チャンネル及び第2の二相変調信号チャンネルの振幅を比較するよう構成されるチャンネル選択コントローラを含む。チャンネル選択コントローラはさらに、第1及び第2の二相変調チャンネルの相対的な振幅に基づいて、処理のために第1及び第2の二相変調チャンネルの一方を選択するように、及び、第1及び第2の二相変調チャンネルの他方を放棄するように構成され得る。このシステムはまた、選択された二相変調チャンネルのプリアンブルを検出するよう構成されたプリアンブル検出器と、選択された二相変調チャンネルをデコードするよう構成された二相信号デコーダとを含む。
別の実施例において、二相通信レシーバシステムが、二相変調信号のディジタルサンプルを生成するために二相変調信号をサンプリングするよう構成されたADCを含む。このシステムはまた、ディジタルサンプルに基づいて二相変調信号をデコードするよう構成される二相信号デコーダを含む。このシステムはまた、予めプログラムされたタップ重みを有するフィルタタップを含むFIRフィルタを含むプリアンブルデコーダを含み、当該予めプログラムされたタップ重みを用いて、ディジタルサンプルが、二相変調信号のプリアンブルの期間のフィルタタップとの整合に対応するピーク最大値を有する出力を生成するよう評価される。このシステムはさらに同期コントローラを含み、当該同期コントローラは、ピーク最大値に基づいて二相通信レシーバシステムと関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを検出するように、及び、検出されたミスマッチに基づいてADCのサンプリングレートを調節して、二相通信レシーバシステムと関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを実質的に補償するように構成される。
図1は、本発明の一つの態様による二相通信レシーバの一例を表す。
図2は、本発明の一つの態様によるプリアンブル検出器の一例を表す。
図3は、本発明の一つの態様による二相通信信号の一例を表す。
図4は、本発明の一つの態様による一セットのフィルタタップのグラフの一例を表す。
図5は、本発明の一つの態様による一セットのフィルタタップのグラフの別の一例を表す。
図6は、本発明の一つの態様による同期コントローラの一例を表す。
図7は、本発明の一つの態様による無線電力システムの一例を表す。
図8は、本発明の一つの態様による二相通信レシーバの別の一例を表す。
図9は、本発明の一つの態様によるプリアンブル検出器の別の一例を表す。
図10は、本発明の一つの態様による二相変調信号のプリアンブルを検出するための方法の一例を表す。
本発明の実施例は、概して電子回路に関し、特に、二相通信復調技術に関する。例示的な二相通信レシーバは、二相変調信号の期間を二相信号デコーダに整合させるように構成されたプリアンブル検出器を含む。プリアンブル検出器は、有限インパルス応答(FIR)フィルタのような少なくとも一つのフィルタを含み、当該フィルタは、二相変調信号のプリアンブルの少なくとも一つの既知のビット期間に関連する特定の一セットのタップ重みを用いてプログラムされる。プリアンブル検出器は、それゆえ二相変調信号のディジタルサンプルをディジタルフィルタを介してシフトさせる。ディジタルフィルタは、論理遷移に関連する一セットのタップ重みを有する第2のディジタルフィルタへ出力を提供し得る。結果的に、第2のディジタルフィルタは、第1及び第2のディジタルフィルタの一セットのタップ重みとの二相変調信号のプリアンブルの期間の整合の際に高い振幅を有する出力を提供し得る。従って、プリアンブル検出器は、大量のノイズが存在する場合でさも、プリアンブルの検出に基づいて二相変調信号を二相信号デコーダと整合させるよう構成され得る。
さらに、プリアンブル検出器は、二相変調通信システムにおけるトランスミッタとレシーバとのクロック周波数ミスマッチを補償するよう構成され得る。例えば、無線電力通信アプリケーションでは、トランスミッタクロックとレシーバクロックとは別個であり得、それらは同じ周波数基準から動作できない。結果的に、トランスミッタ及びレシーバは、二相変調信号のデコードにエラーを生じさせるような、互いに相対的な周波数ミスマッチを有し得る。プリアンブル検出器はそれゆえ、プリアンブルコントローラにより実装されるディジタルサンプルに基づいて二相通信レシーバのアナログ・ディジタルコンバータ(ADC)のサンプリングレートを調節するよう構成される同期コントローラを含み得る。例えば、同期コントローラは、周波数ミスマッチを検出するために、少なくとも一つのディジタルフィルタから出力される連続したピーク最大値間のディジタルサンプルの数をカウントすることができ、かつ、ADCのサンプリングレートを調節するためにミスマッチを示す、例えば比例/積分制御ループを介する、信号を提供することができる。
さらに、二相通信レシーバは、二相変調信号の論理状態遷移に関連するヌル領域のスイッチングを避けるために、二相変調信号に関連する2つの別々のチャンネルを監視するよう構成され得る。例として、2つの別々のチャンネルは、トランスフォーマの一次巻線に関連する電流と、無線電力アプリケーションの共振コンデンサ間の電圧とを含み得る。二相通信レシーバはチャンネル選択コントローラを含み、当該チャンネル選択コントローラは、2つの別々のチャンネルの各々に関連する相対的な電力レベルを監視するよう構成され、かつ、相対的な電力レベルに基づく復調のためのチャンネルを選択するよう構成される。チャンネル選択コントローラは、それゆえ、最も高い電力レベルを有するチャンネルを選択して、他方のチャンネルを放棄するように構成され得、そのため、双方のチャンネルを冗長的にデコードする典型的な二相復調器とは対照的に、二相信号デコーダは選択されたチャンネルのみをデコードするようになる。従って、この二相通信レシーバは、典型的な二相復調器に関する処理リソースを大幅に温存することができる。
図1は、二相変調信号INを受け取るように、及び、二相変調信号INをデコードして出力コードCODE_OUTを生成するように構成された二相通信レシーバ10の一例を表す。二相変調信号INの各ビットウィンドウは、各ビットウィンドウが論理状態の遷移で始まる単一の論理ビットを表すことができる。論理ローは、ビットウィンドウを通して実質的に一定の論理状態により表され得、これに対し、論理ハイはビットウィンドウのおおよそ中心の付加的な論理状態の遷移により表され得る。二相通信レシーバ10は、任意の様々な電気通信装置で実装され得る。例えば、二相通信レシーバ10は、無線電力通信アプリケーションで実装され得る。
二相通信レシーバ10は、二相変調信号INをサンプルし、二相変調信号INの連続的なディジタルサンプルを生成するよう構成されたアナログ・ディジタルコンバータ(ADC)12を含む。図1の例では、二相変調信号INのディジタル表示は、信号BI‐Φ_INとして表される。例として、ADC12は、おおよそ2kHzのデータ周波数を有し得る二相変調信号INの8倍のオーバーサンプリングを提供するよう構成され得るので、ADC12はおおよそ16kHzのサンプリングレートを有し得る。従って、二相変調信号INは、信号BI‐Φ_INの各ビットについて8つのディジタルサンプルにより表され得る。二相通信レシーバ10は二相信号デコーダ14をも含み、二相信号デコーダ14は、出力コードCODE_OUTを生成するために信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルをデコードするよう構成される。例として、二相信号デコーダ14は、様々な方式で信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルをデコードすることができる。
二相通信レシーバ10はさらにプリアンブル検出器16を含み、プリアンブル検出器16は二相変調信号INの期間を二相信号デコーダ14と整合させるように、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルを評価するよう構成される。それゆえ、二相信号デコーダ14は、プリアンブル検出器16の動作に基づく適切なデコードのため二相変調信号INに同期され得る。図1の例では、プリアンブル検出器16は、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルを評価するよう構成されるディジタルフィルタ18を含み、そのため、プリアンブル検出器16は、二相変調信号INのプリアンブルの各ビット期間のおおよその始まりと中心とを表す論理状態の遷移を識別することができる。例として、ディジタルフィルタ18は、有限インパルス応答(FIR)フィルタとして構成され得、そのため、第1のFIRフィルタがフィルタタップを含み、当該フィルタタップは、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルを評価するためにプリアンブルの少なくとも一つの期間に関連するタップの重み付けで予めプログラムされる。
ディジタルフィルタ18は、2段フィルタシステムとしても構成され得、そのため、ディジタルフィルタ18は、第1のFIRフィルタの出力を評価するためにプリアンブルの論理状態の遷移に関連するタップの重み付けで予めプログラムされる第2のFIRフィルタを含み得る。それゆえ、ディジタルフィルタ18の2段フィルタシステムは、非常にノイズの多い環境において二相信号デコーダ14で二相変調信号INのプリアンブルを検出するよう構成され得る。二相変調信号INのプリアンブルの期間を検出することに応じて、プリアンブル検出器16は、信号SYNCを二相信号デコーダ14へ提供するよう構成され、そのため、二相信号デコーダ14による適切なデコードのために信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルのどの部分が二相変調信号INの期間の始まりに対応するかを信号SYNCが示し得、その結果、信号SYNCが、信号BI‐Φ_INの位相を示し得る。
また、二相変調信号INのプリアンブルを検出することに加えて、プリアンブル検出器16はさらに、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルを評価することに応じてADC12のサンプリングレートを調節するよう構成され得る。それゆえ、プリアンブル検出器16は、無線電力通信アプリケーションにおけるような、二相通信レシーバシステム10と関連するトランスミッタとのクロック周波数のミスマッチを実質的に補償し得る。例えば、プリアンブル検出器16は、二相通信レシーバシステム10と関連するトランスミッタとのクロック周波数間のミスマッチを検出するため、ディジタルフィルタ18の出力のピーク最大値間のサンプル数をカウントすることができる。従って、プリアンブル検出器16は、クロック周波数のミスマッチを実質的に補償するようADC12のサンプリングレートを調節するために、信号SMPL_RTをADC12に提供し得る。
図2は、プリアンブル検出器50の一例を表す。プリアンブル検出器50は、図1の例におけるプリアンブル検出器16と実質的に同様に構成され得る。それゆえ、図2の例の以下の説明において、図1の例を参照する。
プリアンブル検出器50は、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルを評価するよう構成される第1のフィルタ52を含む。例として、第1のディジタルフィルタ52はフィルタタップを含むFIRフィルタとして構成され得、当該フィルタタップは、図3の例で表されるような二相変調信号INのプリアンブルの少なくとも一つの期間に関連するタップ重みで予めプログラムされる。
図3は二相通信信号100の一例を表す。二相通信信号100は、二相変調信号INに対応し得、本出願において置換可能に参照され得る。さらに、二相通信信号100は理想として図3の例で表され、それ故、二相通信信号100がノイズ及び/もしくはその他の障害から実質的に影響を受けないものとして表されることを理解されるべきである。
二相通信信号100は、プリアンブル部102と、スタートビット部104と、データ部106とを含む。それゆえ、図3の例における二相通信信号100は、図1の例においてトランスミッタから二相通信レシーバシステム10へ転送されるような、二相通信セッションの単一のパケットを表し得る。図3の例では、プリアンブル部102は、11個の連続的な論理1のビットを含む。例として、11個の連続的な論理1のビットは、本出願が提出される時点では、プリアンブル部102内に11個の連続的な論理1のビットを含むようにワイヤレス・パワー・コンソーシアム(WPC)により要求され得る。従って、二相変調信号100のプリアンブル部102の各期間は、論理ハイの遷移で始まり、ビット期間のおおよそ中央に論理ローの遷移を含む。ADC12による8倍のオーバーサンプリングに基づいて、二相変調信号100の各ビットは、8つのディジタルサンプルによって表され得、そのため、プリアンブル部102において、トランスミッタと二相通信レシーバシステム100とのクロック周波数のミスマッチがないため、4つのディジタルサンプルがプリアンブル部102の各ビット期間の論理ハイ部を表し得、4つのディジタルサンプルがプリアンブル部102の各ビット期間の論理ロー部を表し得る。
前述のように、図2の例の第1のディジタルフィルタ52は、二相変調信号INの、ひいては二相変調信号100の、プリアンブルの少なくとも1つの期間に関連するタップ重みで予めプログラムされるフィルタタップを含む。図4は、本発明の態様による一セットのフィルタタップのグラフ150の一例を表す。グラフ150はそれゆえ、第1のディジタルフィルタ52に関連するフィルタタップに対応し得る。グラフ150は、152及び154で表される、フィルタタップの2つのビット期間を含み、それゆえ、図1の例におけるADC12の8倍のオーバーサンプリングに基づいて、T〜T15として図4で示される合計16個のフィルタタップを含む。
第1のディジタルフィルタ52のフィルタタップT〜T15がビット期間152及び154の各々において二相変調信号100のプリアンブル部102の一つの期間に関連するので、フィルタタップT〜T15は、2つの連続した論理1のビットとして配置される。具体的には、第1のビット期間152では、第1の4つのフィルタタップT〜Tがコモン「0」に対する論理ハイであり、それゆえ各々が「1」のタップ重みを有する一方で、第2の4つのフィルタタップT〜Tは、コモン「0」に対する論理ローであり、それゆえ各々が「−1」のタップ重みを有する。同様に、第2のビット期間154では、第1の4つのフィルタタップT〜T11はコモン「0」に対する論理ハイであり、それゆえ各々が「1」のタップ重みを有する一方で、第2の4つのフィルタタップT12〜T15はコモン「0」に対する論理ローであり、それゆえ各々が「−1」のタップ重みを有する。このように、フィルタタップT〜T15の各々は、二相変調信号100のプリアンブルを検出するために第1のディジタルフィルタ52に入力される信号BI‐Φ_INのそれぞれのディジタルサンプルに対応し得る。
図2の例を再び参照すると、第1のディジタルフィルタ52は、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルの各々を第1のディジタルフィルタ52へ繰り返しシフトさせるように、及び、各反復で出力を生成するように構成される。例として、第1のディジタルフィルタ52は、各反復でスカラードット積を生成するよう構成され得るので、第1のディジタルフィルタ52は、フィルタタップ重みT〜T15のそれぞれ一つにより信号BI‐Φ_INの各ディジタルサンプルを乗算し得、かつ出力として積の和を生成し得る。図2の例では、第1のディジタルフィルタ52の出力は、信号FLT1として表される。それゆえ、二相変調信号100のプリアンブル部102の予め定められた2つの期間に関連する第1のディジタルフィルタ52のフィルタタップT〜T15に基づき、プリアンブル部102をフィルタタップT〜T15に整合させることにより、第1のディジタルフィルタ52から提供される信号FLT1の複数のピーク最大出力値を提供する。言い換えれば、二相変調信号100のプリアンブル部102をフィルタタップT〜T15に整合させる際に、最も高いディジタルサンプル値(すなわち論理ハイ)が「+1」のタップ重みで乗算され、最も低いディジタルサンプル値(すなわち論理ロー)が「−1」のタップ重みで乗算され、それゆえ、いずれかの方向において最大180度までディジタルサンプルのシフトよりも大きい信号FLT1の絶対振幅となる。180度のシフトは、負のピーク最大値に対応する。従って、信号FLT1の各正のピーク最大値は、二相変調信号100のプリアンブル部102のフィルタタップT〜T15との整合に対応し得る。
さらに、信号BI‐Φ_INの最初の16個のディジタルサンプルを評価する際、第1のディジタルフィルタ52は、信号FLT1の出力値を決定するため、第1のディジタルフィルタ52へシフトされたディジタルサンプルの適切なサブセットを評価するよう構成され得る。例として、各反復で、第1のディジタルフィルタ52は、第1のディジタルフィルタ52へシフトされた新たなディジタルサンプルと、第1のディジタルフィルタ52からシフトされたディジタルサンプルと、それぞれのフィルタタップに対して二相変調信号100のプリアンブル部102の論理遷移に関連するそれぞれのフィルタタップにシフトされたディジタルサンプルとを評価し得、かつ、評価の和を信号FLT1の出力値の直前の値に加え得る。具体的には、図4の例を参照すると、所定の反復でディジタルサンプルの各々を1フィルタタップ右にシフトさせるにあたって、信号FLT1の値は次のように表され得る。
(数式1)
FLT1=FLT1’+S_T+2S_T+2S_T−2S_T12+S_T15
ここで、FLT1’は信号FLT1の直前の値であり、S_Tは、タップTでのディジタルサンプルと関連する重みとの積であり、S_Tは、タップTでのディジタルサンプルと関連する重みとの積であり、S_Tは、タップTでのディジタルサンプルと関連する重みとの積であり、S_T12は、タップT12でのディジタルサンプルと関連する重みとの積であり、S_T15’は、反復シフトの前の以前のタップT15でのディジタルサンプルと関連するタップ重みとの積である。
数式1は、それゆえ、第1のディジタルフィルタ52のフィルタタップT〜T15に関連する論理遷移中にシフトするディジタルサンプルのみを評価することに基づき、信号FLT1の大きさを計算する方法を表す。それゆえ、数式1を実装する結果として、第1のディジタルフィルタ52は、第1のディジタルフィルタ52のすべての16個のフィルタタップを評価することに基づき各反復でのスカラードット積を連続的に計算するよりも、著しくより効率的に信号FLT1の大きさを算出するよう構成され得る。
図2の例では、プリアンブル検出器50はさらに、第1のディジタルフィルタ52の出力信号FLT1を評価するよう構成される第2のディジタルフィルタ54をも含む。例として、第2のディジタルフィルタ54は、図3及び図5の例で表されるように、二相変調信号100の論理遷移に関連するタップ重みで予めプログラムされるフィルタタップを含むFIRフィルタとして構成され得る。第2のディジタルフィルタ54は、それゆえ、第1のディジタルフィルタ52から提供された出力信号の増幅とさらなるフィルタリングとを提供するため、信号FLT1のピークを増幅するよう構成され得る。
図5は、本発明の態様の実装による一セットのフィルタタップのグラフ200の別の例を表す。グラフ200は、第2のディジタルフィルタ54に関連するフィルタタップに対応し得る。グラフ200は、202及び204で表される、フィルタタップの2つのビット期間と、それゆえ合計16個のフィルタタップとを有する。16個のフィルタタップは、図5ではT〜T15で示し、図4の例で前述したものと同様に、図1の例におけるADC12の8倍のオーバーサンプリングに基づく。
前述のように、第2のディジタルフィルタ54のフィルタタップT〜T15は、二相変調信号100の論理遷移にのみ関連する。具体的には、第1のビット期間202では、第1のフィルタタップTは、コモン「0」に対して論理ハイであり、それゆえ二相変調信号100のプリアンブル部102の各ビット期間の始めでの論理ハイの遷移に基づいて、「1」のタップ重みを有する。同様に、第5のフィルタタップTは、コモン「0」に対して論理ローであり、それゆえ二相変調信号100のプリアンブル部102の各ビット期間のおおよそ中心における論理ローの遷移に基づいて、「−1」のタップ重みを有する。第2のビット期間204では、第1のフィルタタップTは同様に「1」のタップ重みを有し、第5のフィルタタップT12は同様に「−1」のタップ重みを有する。第2のディジタルフィルタ54の残りのフィルタタップはすべて、「0」のタップ重みを有する。
第1のディジタルフィルタ52に関する先の説明と同様に、第2のディジタルフィルタ54は、各反復で出力を生成するために、出力信号FLT1を第2のディジタルフィルタ54のフィルタタップへ繰り返しシフトさせるよう構成される。第2のディジタルフィルタ54は各反復でスカラードット積を生成するよう構成され得、そのため、第2のディジタルフィルタ54は、出力信号FLT1の各反復での値を、フィルタタップ重みT〜T15のそれぞれ一つで乗算し得、出力として積の和を生成し得る。図2の例では、第2のディジタルフィルタ54の出力は信号FLT2として表される。
前述のように、プリアンブル部102を第1のディジタルフィルタ52のフィルタタップT〜T15に整合させることから生じる出力は、信号FLT1のピーク最大出力値を提供する。それゆえ、第2のディジタルフィルタ54のフィルタタップT〜T15が二相変調信号100のプリアンブル部102の2つの期間の論理遷移に関連されることに基づいて、二相変調信号100のプリアンブル部102の整合が、第2のディジタルフィルタ54によって非常に強調され得る。例として、プリアンブル部102を第1のディジタルフィルタ152のフィルタタップT〜T15に整合することは、同様に、信号FLT1の正のピーク最大値の、第2のディジタルフィルタ54のフィルタタップT及びTとの整合、及び、信号FLT1の負のピーク最大値の、第2のディジタルフィルタ54のフィルタタップT及びT12との整合となり得る。従って、第2のディジタルフィルタ54は、信号FLT1の正及び負のピーク最大値を非常に増幅かつフィルタすることができ、さらに、増幅されかつフィルタされたピーク最大値を信号FLT2として提供することができ、それゆえ同様に、二相変調信号100のプリアンブル部102の、第1のディジタルフィルタ52のフィルタタップT〜T15への整合を示す。
さらに、第2のディジタルフィルタ54が、第1のディジタルフィルタ52から出力された信号FLT1を大幅に増幅し、かつさらなるフィルタリングをするので、第2のディジタルフィルタ54は、例えば大量のノイズもしくはその他の干渉に晒される環境において、二相変調信号INのプリアンブルのより良好な検出を提供し得る。また、二相変調信号INのプリアンブルの検出のための、2段フィルタシステムとしての第1及び第2のディジタルフィルタ52及び54の動作は、典型的なアナログフィルタリング及びプリアンブル検出システムよりも、著しくよりシンプルにすることができ、かつ著しくより小さなサイズパッケージで実装され得る。さらに、数式1に表されたアルゴリズムを用いて第1のディジタルフィルタ52を実装することにより、及び二相変調信号INの論理遷移(例えば、4つの番号を合計)を評価のみするため第2のディジタルフィルタ54を実装することによって、第1及び第2のディジタルフィルタ52及び54のディジタルフィルタリング技術は、相対的に少ない数の秒ごとの機械命令( MIPS)を、二相変調信号INをデコードするためのプリアンブル検出及び/もしくは整合に供するために非常に少量の処理リソースのみを必要とし得る。
図2の例では、プリアンブル検出器50はまた、閾値生成器56とプリアンブル比較器58とを含む。閾値生成器56は、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルに基づいて、図2の例において信号THRESHで表される閾値を生成するよう構成される。例として、閾値信号THRESHは、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルの振幅に基づいて生成され得、二相変調信号INの全振幅の変動がプリアンブル検出器50によって補償され得る。例えば、閾値生成器56は、無限インパルス応答(IIR)として構成され得、IIRは、ディジタルサンプルの予め定められた数に基づき、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルの絶対値の移動平均として閾値THRESHを計算するよう構成され得る。閾値信号THRESHが計算され得る一つの例示的な方法は次のように表される。
(数式2)
THRESH=K(THRESH’31+S(ABS(NEW)))/32
ここで、THRESH’は、閾値信号THRESHの直前の値であり、S(ABS(NEW))は、信号BI‐Φ_INの次のディジタルサンプルの絶対値であり、Kは任意のスケール係数である。
数式2はそれゆえ、32個のディジタルサンプルの移動平均として閾値信号THRESHを計算する。それゆえ、数式2に基づいて、閾値信号THRESHは、二相変調信号INの振幅の変動に適応するよう調整され得る。閾値生成器56は、閾値信号THRESHの移動平均を生成するために数式2を実装することに限定されるのではなく、移動平均が、32個よりも多いかもしくは少ないディジタルサンプルの移動平均に対する異なるスケール係数に基づき得ることが理解されるべきである。
閾値信号THRESH及び第2のディジタルフィルタ54から提供される出力信号FLT2は、それぞれプリアンブル比較器58に提供される。プリアンブル比較器58は、それゆえ、信号FLT2の大きさが閾値信号THRESHよりも大きいことに応じて二相変調信号INの期間を検出するよう構成される。例として、プリアンブル比較器58は、信号FLT2の閾値信号THRESHとの1つの比較に基づいて、もしくは複数の比較(すなわち、8つの反復毎での冗長的な比較)に基づいて、二相変調信号INの存在を判定し得る。その結果、プリアンブル比較器58は、二相変調信号INを適切にデコードするために、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルの検出及び/もしくは整合を示すように、図1の例の二相信号デコーダ14に提供される信号SYNCを生成することができる。
二相変調信号INのプリアンブルの検出及び/もしくは整合に加えて、プリアンブル検出器50はまた、信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルの評価に応じてADC12のサンプリングレートを調節するよう構成され得る。それゆえ、プリアンブル検出器50は、例えば無線電源通信アプリケーションにおいて、二相通信レシーバシステム10と関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを実質的に補償し得る。図2の例では、プリアンブル検出器50はまた、第2のディジタルフィルタ54から提供される出力信号FLT2を監視するよう構成される同期コントローラ60を含む。同期コントローラ60はそれゆえ、出力信号FLT2の評価に基づいてサンプリングレートを調節するようにADC12に提供される信号SMPL_RTを生成し得る。
図6は同期コントローラ250の一例を表す。同期コントローラ250は、図2の例における同期コントローラ60と実質的に同様に構成され得る。それゆえ、図6の例の以下の説明では、図1及び図2の例が参照される。
同期コントローラ250は、ピーク検出器252と、サンプルカウンタ254と、比例/積分(P/I)ループコントローラ256とを含む。ピーク検出器252は、第2のディジタルフィルタ54から提供される出力信号FLT2を受け取るよう構成される。ピーク検出器252が、第2のディジタルフィルタ54から提供される出力信号FLT2を評価するものとして表されるが、ピーク検出器252は、第1のディジタルフィルタ52から提供される出力信号FLT1を代替的に評価することもできることが理解されるべきである。ピーク検出器252は、正のピーク最大値もしくは負のピーク最大値のような、信号FLT2のピーク最大値を検出するよう構成され得る。ピーク検出器252は、プリアンブル比較器58とは独立して動作することができること、もしくは、プリアンブル比較器58が、前述のように閾値信号THRESHに基づいてピーク最大値を検出し、検出されたピーク最大値に関する情報を同期コントローラ50に提供するように、プリアンブル比較器58に関連付けることができることが理解されるべきである。
信号FLT2のピーク最大値を判定する際、ピーク検出器252は、信号FLT2の複数のその後のピーク最大値間の信号BI‐Φ_INのディジタルサンプルの数をカウントするようにサンプルカウンタ254を起動する。サンプルカウンタ254は、それゆえ、ディジタルサンプルの数をカウントし得、比較器258を介してディジタルサンプルの数をディジタルサンプルの予想された数と比較し得る。例えば、図1ないし図5の例において前述したように、ADC12の16kHzのサンプリングレートに基づいて、サンプルカウンタ254は、ディジタルサンプルのカウントされた数を、各ピーク最大値の間の8つの予想されたディジタルサンプルの合計(例えば、ピーク最大値のうちの1つを含む)と比較することができる。サンプルカウンタ254は、トランスミッタと二相通信レシーバシステム10との間のクロック周波数の地小さなミスマッチも検出され得ることを保証するため、複数のピーク最大値にわたってディジタルサンプルの数をカウントすることができる。
サンプルカウンタ254は、信号BI‐Φ_INのカウントされたディジタルサンプルと、ディジタルサンプルの予想された数との間の差情報を、P/Iループコントローラ256へ提供する。P/Iループコントローラ256は、それゆえADC12にフィードバックされる信号SMPL_RTを生成するために比例及び積分計算を提供して、例えば、二相通信レシーバ10と関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを補償するため、ADC12のサンプリングレートを調節する。例えば、P/Iループコントローラ256は、特に、二相通信レシーバ10と関連するトランスミッタとの間に確立される初期通信セッションのため、サンプリングレートに対する迅速な調節を可能にする比例ゲインでプログラムされ得る。別の例として、P/Iループコントローラ256は、関連するトランスミッタのクロック周波数にADC12のサンプリングレートが収束するように、実質的に遅い積分条件でプログラムされ得る。P/Iループコントローラ256はそれゆえ、クロック周波数(すなわち、トランスミッタのクロック周波数とADC12の現在のサンプリングレート)の間の差を示すよう信号SMPL_RTを生成し得、そのため、ADC12がそれに従い調節され得る。
図6の例では、通信セッションを初期化する際に、同期コントローラ250は、例えば16kHzであるADC12のサンプリングレートのためのデフォルト値を設定するよう構成され得る。それゆえ、ADC12のサンプリングレートは、それに従い同期コントローラ250によって通信セッション中に調節され得る。例として、ADC12のサンプリングレートに対する相対的に遅い調節を提供するよう積分条件がプログラムされ得るので、ADC12のサンプリングレートは、二相変調信号100の所定のパケットのプリアンブル部102内の関連するトランスミッタのクロック周波数に実質的に同期することができない。それゆえ、ADC12がトランスミッタのクロック周波数に実質的に収束したサンプリングレートを有するまで、同期コントローラ250は、二相変調信号100の次のパケットのプリアンブル部102などの間ADC12のサンプリングレートを調節し続けるよう構成され得る。二相通信レシーバ10が(例えば、新たなデバイス識別で示されるような)新たなトランスミッタとの通信を登録する際、P/Iループコントローラ256は、積分条件をリセットする、プロセッサにより提供されるような、リセット信号RESETを受け取るよう構成され得る。その結果、同期コントローラ250は、ADC12のサンプリングレートをデフォルト値(例えば16kHz)にリセットし得る。
図7は、無線電力システム300の一例を表す。無線電力システム300は、無線充電器302と、ポータブル電子デバイス304とを含む。例として、ポータブル電子デバイス304は無線通信デバイスとし得る。図7の例では、無線充電器302は、インダクタLと抵抗Rとを流れる電流Iを生成する電流源306を含む。ポータブル電子デバイス304はインダクタL2を含み、インダクタLを介して生成された磁場に基づき抵抗Rを介して流れるようにインダクタLを流れる電流Iが誘導される。それゆえ、無線充電器302のインダクタLと、ポータブル電子デバイス304のインダクタLとが集合的にトランスフォーマ308を形成する。その結果、ポータブル電子デバイス304に電力を供給するため及び/もしくはポータブル電子デバイス304内のバッテリー(図示しない)を充電するために、電圧VCHGがポータブル電子デバイス304に提供される。
例として、ポータブル電子デバイス304は、無線充電器302と通信する必要があるかもしくは通信するのが望ましい可能性がある。例として、ポータブル電子デバイス304は、メッセージを無線チャージャ302に提供して、ポータブル電子デバイス304が無線充電器302から電力を受け取っていることを示すか、ポータブル電子デバイス304が完全に充電されたことを示すか、もしくはその他の様々な指示を提供することができる。図7の例では、ポータブル電子デバイス304は、スイッチSに結合される二相変調トランスミッタ310を含む。二相変調トランスミッタ310は、それゆえ、二相変調信号INのような二相変調信号を電流Iに変調するためにスイッチSを開閉することができ、その結果、スイッチの開閉は、電流Iのそれぞれ論理ロー及び論理ハイの状態を提供する。無線電力システム300の電力が温存されるので、電流Iに変調される二相変調信号は同様に、トランスフォーマ308の誘導結合を介して電流Iに変調される。
無線充電器302は、電流源306と、インダクタLと、抵抗Rとの電流パスに結合される二相通信レシーバ312を含む。二相通信レシーバ312は、それゆえ、一次電流Iを監視するよう構成され、ひいては一次電流Iから二相変調信号を復調するよう構成される。例として、二相通信レシーバ312は、二相変調信号INを復調するために、電圧、電力、もしくは一次電流自体の一つもしくは複数を監視し得る。例えば、二相通信レシーバ312は、図1の例における二相通信レシーバ10と実質的に同様に構成され得る。具体的には、二相通信レシーバ312はADC12を含み得、ADC12は、一次電流Iや関連する電圧(例えば、共振コンデンサ(図示しない)の電圧)や電力の大きさに対応する実質的に一定の周波数(例えば、16kHz)で二相変調信号INのディジタルサンプル、及びそのため二相変調信号INを生成するよう構成される。二相通信レシーバ312はまた、図1の例ではプリアンブル検出器16と二相変調信号デコーダ14とを含み得る。それゆえ、二相通信レシーバ312は、図1ないし図4の例において前述したように、ADC12から生成された電流Iのディジタルサンプルをデコードして出力信号CODE_OUTを生成するために、二相変調信号INのプリアンブルの検出及び/もしくは整合を行い得る。さらに、プリアンブル検出器16は、同期コントローラ250を含み得、そのため、ADC12のサンプリングレートは、図2及び図6の例で前述されたように、二相変調トランスミッタ310のクロック周波数と実質的に同期され得る。
無線電力システム300は、図7の例に限定されることを意図するものではない。具体的には、無線電力システム300が単純化して表されているので、様々な追加の回路及び/もしくは通信要素が図7の例から省略されている。例として、電流I及びIが流れる回路は、電圧VCHGを提供するための抵抗及び/もしくはコンデンサの配置のような様々な追加の回路要素を含み得る。別の例として、二相変調トランスミッタ310には、プロセッサ(図示しない)からコマンドを提供され得るか、もしくはプロセッサの一部として構成され得る。さらに、無線電力システム300は、追加のインダクタに誘導的に結合される追加の携帯電子デバイスのような、電力を提供及び/もしくは受け取るための様々な追加の装置を含み得る。従って、無線電力システム300は様々な方式で構成され得る。
無線電力システム300において、例えば電力伝送のレベルを制御するように、一次側(即ち、無線充電器)の共振周波数を調整することは、変調深さが極性を変化させる現象となり得る。本明細書に記載されるような変調深さは、抵抗RがスイッチSによって接続または非接続されるときの二相変調信号INの振幅の変化として定義される。変調深さの極性の変化は、無線電力システム300の共振特性を変化させる抵抗Rに関連する負荷の追加に基づいて引き起こされ得る。
例として、高周波数では、二相変調トランスミッタ310が抵抗Rの負荷を加えるためにスイッチSを入れるとき、二相変調信号INの振幅が増大し得るが、より低い周波数では、二相変調信号INの振幅が減少する。これらのシナリオの双方は、二相通信信号INを介した通信では許容可能である。しかしながら、振幅が交差する共振周波数では、抵抗Rの負荷を加えるために二相変調トランスミッタがスイッチSを入れるとき、二相変調信号INの振幅に明白な変化がない。従って、ヌル周波数では通信が不可能である。
それゆえ、二相通信レシーバ312は、無線電力システム300に関連する、例えば異なるヌル周波数を有する、2チャンネル信号のような二相変調信号INを受け取るよう構成され得る。例えば、二相通信レシーバ312は、共振コンデンサ(図示しない)の電圧に関連する第1の二相変調チャンネルと、トランスフォーマ308の一次インダクタLの電流に関連する第2の二相変調チャンネルとを監視するよう構成され得る。2つの別々の二相変調チャンネルを検出することは、例えばWPCによって要求されるなど、制度的に要求され得、そのため、典型的な二相通信レシーバは、トランスミッタからレシーバへのデータ転送を保証するために二相変調チャンネルを冗長的にデコードし、所定のチャンネルのヌル領域の存在を緩和する。
図8は二相通信レシーバ350の別の例を表す。二相通信レシーバ350は、第1の二相変調チャンネルIN_Aと第2の二相変調チャンネルIN_Bとを受け取るよう構成され、かつ、出力コードCODE_OUTを生成するために二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bのうちの一つのみをデコードするよう構成される。出力コードCODE_OUTを生成するために二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bのうちの一つのみをデコードすることは、チャンネル選択コントローラ352を介して達成される。
チャンネル選択コントローラ352は、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bの振幅を監視するように構成され、かつ、二相信号デコーダ354によるデコードのため、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bのうちの一つを選択するよう構成される。チャンネル選択コントローラ352は、二相変調チャンネルIN_A及びIN_B間の相対的な大きさを比較するよう構成されるチャンネル比較器356を含む。チャンネル選択コントローラ352はそれゆえ、最も大きい相対的な振幅を有する、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bのうちの一つを選択するよう構成され得る。二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bの選択された一つは、それゆえ、デコードのための二相信号デコーダ354に提供され、図8の例では信号IN_SLCTとして表される。最も大きい相対的な振幅を有する二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bの一方を選択する際、チャンネル選択コントローラ352は、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bの他方を放棄し得る。それゆえ、典型的な二相レシーバシステムによって実装されるような、二相変調チャンネルの双方を冗長的にデコードすることとは対照的に、二相通信レシーバ350は、単一の二相変調チャンネルのみをデコードすることによって回路及び/もしくは処理リソースを温存し得る。
さらに、図1の例と同様に、二相通信レシーバシステム350はプリアンブル検出器358を含む。プリアンブル検出器358は、二相信号デコーダ354に対して、選択された二相変調チャンネルIN_SLCTの期間を検出及び/もしくは整合するよう構成される。それゆえ、二相信号デコーダ354は、図1ないし図5の例で前述されたように、プリアンブル検出器358から提供される信号SYNCを介する適切なデコードのため、選択された二相変調信号IN_SLCTに同期され得る。図8の例では、プリアンブル検出器358は、図1の例におけるプリアンブルデコーダ16と実質的に同様に動作し得る。しかしながら、チャンネル選択コントローラ352は、アナログ領域もしくはディジタル領域のどちらか一方で動作し得る。例として、チャンネル選択コントローラ352は、アナログの二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bを比較するよう構成され、その結果、プリアンブル検出器358は、選択された二相変調チャンネルIN_SLCTのディジタルサンプルを生成するためにADCを含み得る。別の例として、二相通信レシーバシステム350は、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bの各々のため、もしくは、選択された二相変調チャンネルIN_SLCTのためのディジタルサンプルを生成するよう構成される少なくとも一つのADC(図示しない)を含み、選択された二相変調チャンネルIN_SLCTがディジタルサンプルのストリームとしてプリアンブル検出器358に提供される。またさらなる例として、チャンネル選択コントローラ352は、プリアンブル検出器358に組み込まれ得る。
図9はプリアンブル検出器400の別の例を表す。プリアンブル検出器400は、第1の二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_Aのディジタルサンプルを評価するよう構成される第1のディジタルフィルタ402と、第2の二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_Bのディジタルサンプルを評価するよう構成される第2のディジタルフィルタ404とを含む。図9の例において、プリアンブル検出器400が配置される二相通信レシーバはADCコンバータを含み、そのため、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bの各々が、チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bのそれぞれのディジタルサンプルに変換されることが理解されるべきである。それゆえ、図1ないし図5の例で説明したのと同様に、第1及び第2のディジタルフィルタ402及び404がFIRフィルタとして構成され得、当該FIRフィルタは、図3の例で表されたように、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bのプリアンブルの少なくとも一つの期間に関連するタップ重みで予めプログラムされるフィルタタップを含む。第1及び第2のディジタルフィルタ402及び404の各々は、各反復でそれぞれの出力FLT1_A及びFLT1_Bを生成するように、チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bのそれぞれのディジタルサンプルを反復してシフトさせるよう構成される。
プリアンブル検出器400は、チャンネル比較器408を含むチャンネル選択コントローラ406を含む。それぞれの第1及び第2のディジタルフィルタ402及び404から提供される出力FLT1_A及びFLT1_Bは各々チャンネル比較器408に提供され、そのため、チャンネル比較器408は、各反復で出力FLT1_A及びFLT1_Bの各々の振幅を比較するよう構成される。さらに、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bは、ノイズ及び/もしくはその他の干渉を含み、プリアンブル検出器400は、例えば、関連するトランスミッタから転送されるべき有効なデータを待っている間に、実質的に連続して動作することができる。それゆえ、チャンネル比較器408はまた、出力FLT1_A及びFLT1_Bを、閾値生成器410により生成される閾値信号THRESH_1と比較するよう構成される。例として、閾値信号THRESH_1は、最も大きい相対的振幅を有するものなど、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bの少なくとも一つからのディジタルサンプルの移動平均として生成され得る。例えば、閾値信号THRESH_1は、例えば、異なる(例えばより小さい)スケール係数Kを有する、数式2と実質的に同様に生成され得、閾値信号がそれぞれのプリアンブル比較器に対し実装される。
また、チャンネル比較器408は、チャンネル比較器408により実行される連続的な比較に関連する反復をカウントするよう構成されるカウンタ412を含む。例として、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bのノイズ及び/もしくはその他の干渉が存在する可能性があるので、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bの相対的な振幅、ひいては、それぞれの出力FLT1_A及びFLT1_Bが、長い時間にわたって互いに相対的に変化することが可能である。それゆえ、チャンネル比較器408が二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bのうちの一つを選択する前に、カウンタ412は、予め決められた数の一貫した比較をカウントするよう構成され得る。その結果、適切なチャンネルが選択される前に、カウンタ412は、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_AとBI‐Φ_IN_Bとの間の相対的な振幅が安定することを保証するよう構成され得る。従って、チャンネル比較器408は、予め決められた数の連続的な反復について、相対的に大きな振幅を有し、かつ閾値信号THRESH_1よりも大きい、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bのうちの一つを選択する。
図9の例では、出力信号FLT1_A及びFLT1_Bの各々は、チャンネル選択コントローラ406のチャンネルマルチプレクサ414にも提供される。二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bの所定の一つが選択される際、チャンネル比較器408は、選択されたチャンネルを示すために信号CMPをチャンネルマルチプレクサ414へ提供する。チャンネルマルチプレクサ414は、それゆえ、選択されたチャネルをを、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bの選択された一方に対応する第1及び第2のディジタルフィルタ402及び404のうちの一つに関連する出力を有する出力FLT1として提供する。二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bの他方は、それゆえ放棄され、プリアンブル検出器400によりそれ以上処理されない。
図9の例では、プリアンブル検出器400はまた、選択されたチャンネルに対応する出力信号FLT1を評価するよう構成される第3のディジタルフィルタ416を含む。図2の例で前述したものと同様に、第3のディジタルフィルタ416は、図3ないし図5の例で説明したように、二相変調チャンネルIN_A及びIN_Bの論理遷移に関連するタップ重みで予めプログラムされるフィルタタップを含むFIRフィルタとして構成され得る。第3のディジタルフィルタ416は、それゆえ、信号FLT1のピークを増幅して、出力信号FLT1の増幅及びさらなるフィルタリングを提供するよう構成され得る。閾値生成器410はまた、閾値信号THRESH_2を生成するよう構成され、閾値信号THRESH_2は、前述の数式2に基づくような、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_B(例えば、選択されたチャンネル)の少なくとも一つのディジタルサンプルに基づき得る。従って、閾値信号THRESH_2及び出力信号FLT2は、図1ないし図5の例で前述したように、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bのうちの選択された一つの期間を検出するため及び/もしくはその整合を判定するために、プリアンブル検出器418へ提供され得る。
従って、デコードのために二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_A及びBI‐Φ_IN_Bの一方のみを選択することにより、プリアンブル検出器400は、2つの二相変調チャンネルをデコードする典型的な二相通信レシーバシステムと比較して、処理リソース(例えば、MIPSを減少させる)を温存することができる。さらに、チャンネル選択は、二相変調チャンネルIN_A及びIN_B間の相対的に大きな振幅に基づくので、選択されたチャンネルは、無線電力システム300などの、関連する無線電力システムの周波数スペクトルのヌル領域から最も遠く、適切なデコードのための十分な振幅の区別を保証する。図9の例におけるプリアンブル検出器400は、単一の二相変調チャンネルのみをデコードするためのチャンネル選択を実装する方式の一例に過ぎず、それぞれのチャンネル間の相対的な振幅に基づくその他の実装が成され得ることが理解されるべきである。また、図9の例では示されていないが、プリアンブル検出器400はまた、図6の例で前述した同期コントローラ250などの同期コントローラを含むことができ、それぞれの二相通信レシーバシステムにおける関連するADCのサンプリングレートを調節する。
プリアンブル検出器400は図9の例に限定されない。一つの例として、チャンネル比較器408は、それぞれの第1及び第2のディジタルフィルタ402及び404の出力の代わりに、二相変調チャンネルBI‐Φ_IN_AとBI‐Φ_IN_Bとを直接比較するよう構成され得る。別の例として、チャンネルマルチプレクサ414によって選択されるチャンネルは、それぞれの第1及び第2ディジタルフィルタ402及び404の出力信号FLT1_A及びFLT1_Bに限定されない。例えば、プリアンブル検出器400は、第3のディジタルフィルタ416を、第1及び第2のディジタルフィルタ402、404のそれぞれの出力に結合される2つのそのようなディジタルフィルタ416(これは、例えば、図5で示されたタップ重みを有する)と置換し得る。それゆえ、チャンネルマルチプレクサ414は、それぞれの出力FLT2_AとFLT2_Bとから選択し得、その結果、チャンネルマルチプレクサ414の出力FLT2がプリアンブル比較器418に直接提供される。それゆえ、プリアンブル検出器400は様々な方式で構成される。
上述した構造的及び機能的な特徴の観点において、或る方法が図10を参照してより良く理解される。他の実施例において、説明される作用が異なる順番で及び/もしくは他の作用と同時に共に起こり得ることが理解及び認識されるべきである。また、説明される特徴のすべてが方法を実装するために必要とされ得るとは限らない。
図10は、二相変調信号のプリアンブルを検出するための方法450の一例を表す。452では、二相変調信号が、二相変調信号の連続したディジタルサンプルを生成するためのサンプリングレートでサンプリングされる。サンプリングレートは、おおよそ16kHzのサンプリングレートなど、ADCによるおおよそ2kHzデータ信号の8倍のオーバーサンプリングであり得る。ADCのサンプリングレートは、二相通信レシーバシステムと関連するトランスミッタとの間の検出されたクロック周波数ミスマッチに基づいて調節され得る。454では、二相変調信号のプリアンブルの少なくとも一つの期間に関連する値を含むタップ重みを有するフィルタタップを含むFIRフィルタに、連続的なディジタルサンプルの各々が繰り返しシフトされる。フィルタタップは、図4の例と実質的に同様に配置され得る。FIRフィルタはまた、第1のFIRフィルタの出力のさらなるフィルタリング及び増幅を提供するために、二相変調信号の論理遷移に関連するタップ重みでプログラムされるフィルタタップを有する第2のFIRフィルタを有する2段フィルタシステムとして構成され得る。
456で、ディジタルサンプルの適切なサブセットが、各反復でのフィルタタップのそれぞれの適切なサブセットに関するFIRフィルタに反復的にシフトされたことを数学的に評価することに基づき、FIRフィルタからの出力が生成される。適切なサブセットの数学的な評価は、数式1によって提供されるように、直前の出力値に関する各反復の間で、シフトイン、シフトアウト、及び各論理遷移のディジタルサンプルの評価に基づき得る。FIRフィルタからの出力は、二相変調信号のプリアンブルをフィルタタップに整合させることに基づきピーク最大値を提供し得る。458で、FIRフィルタからの出力が閾値と比較される。閾値は、例えば二相変調信号の振幅変動を補償するために、ディジタルサンプルの移動平均として生成され得る。FIRフィルタの出力は、閾値を有する第2のFIRフィルタからの出力であり得る。比較は、それぞれのチャンネルのうちのより大きな相対的振幅に基づきデコードするための2つの二相変調チャンネルのうちの一つを選択するよう構成されるチャンネル選択コントローラの下流で成され得る。460で、FIRフィルタからの出力が閾値よりも大きいことに応答して、二相変調信号のデコードのために二相変調信号のプリアンブルが検出される。二相変調チャンネルは、その後、二相信号デコーダによりに適切にデコードされる。
本発明が関連する技術の当業者は、特許請求の範囲内で、説明された例示的な実施例に対し改変が成され得ること、及び多くの他の実施例が可能であることを理解し得る。

Claims (21)

  1. 二相変調信号のプリアンブルを検出するための方法であって、当該方法は、
    二相変調信号の連続したディジタルサンプルを生成するため、前記二相変調信号をサンプリングレートでサンプリングすること、
    前記連続的なディジタルサンプルの各々を有限インパルス応答(FIR)フィルタに反復的にシフトさせることであって、当該フィルタが、前記二相変調信号の前記プリアンブルの少なくとも一つの期間に関連する値を含むタップ重みを有するフィルタタップを含むこと、
    前記ディジタルサンプルの適切なサブセットが、各反復で前記フィルタタップの前記それぞれの適切なサブセットに関するFIRフィルタに反復的にシフトされたことを数学的に評価することに基づき、前記FIRフィルタから出力を生成すること、
    前記FIRフィルタからの前記出力を閾値と比較すること、
    前記FIRフィルタからの前記出力が前記閾値よりも大きいことに応答して前記二相変調信号のデコードのため前記二相変調信号の前記プリアンブルを検出すること、
    を含む、方法。
  2. 請求項1に記載の方法であって、
    前記連続的なディジタルサンプルの各々を反復的にシフトさせることが、前記連続的なディジタルサンプルの各々を第1のFIRフィルタに反復的にシフトさせることを含み、
    前記FIRフィルタから前記出力を生成することが、前記第1のFIRフィルタから前記出力を生成することを含み、
    前記方法がさらに、前記二相変調信号に関連するノイズを実質的に補償する第2の出力を生成するため、各反復で前記第1のFIRフィルタの前記出力を第2のFIRフィルタにシフトさせることを含み、
    前記FIRフィルタからの前記出力を比較することが、前記第2のFIRフィルタからの前記出力を前記閾値と比較することを含む、
    方法。
  3. 請求項2に記載の方法であって、前記第1のFIRフィルタの前記出力を前記第2のFIRフィルタにシフトさせることが、前記第1のFIRフィルタの前記出力を、交互の論理遷移の各々でタップに関連する非ゼロ値と、残りのタップに関連するゼロ値とを有する一セットのタップ重みを含む前記第2のFIRフィルタにシフトさせることを含む、方法。
  4. 請求項1に記載の方法であって、
    前記出力を生成することが、
    前記FIRフィルタにシフトされた新たなディジタルサンプルと、前記FIRフィルタからシフトされたディジタルサンプルと、それぞれのフィルタタップに関連する前記二相変調信号の前記プリアンブルの論理遷移に関連するそれぞれのフィルタタップにシフトされるディジタルサンプルとを評価することと、
    前記評価の和を、前記FIRフィルタの前記出力の直前の値に加えることと、
    を含む、方法。
  5. 請求項1に記載の方法であって、
    前記二相変調信号の前記プリアンブルの検出を判定することが、前記FIRフィルタからのピーク最大出力の一つが前記閾値よりも大きいことに応答して、前記二相変調信号の前記プリアンブルの前記フィルタタップとの整合を判定することを含み、
    前記方法がさらに、
    前記二相通信レシーバシステムと関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを検出するため、複数の連続的なピーク最大出力の各々の間のディジタルサンプルをカウントすること、
    検出されたミスマッチの大きさを示す信号を生成すること、及び
    前記関連するトランスミッタのクロック周波数に収束するよう前記サンプリングレートを調節すること、
    を含む、方法。
  6. 請求項1に記載の方法であって、
    前記二相変調信号をサンプリングすることが、第1の連続的なディジタルサンプルと第2の連続的なディジタルサンプルとを生成するため、前記サンプリングレートで第1の二相変調チャンネルと第2の二相変調チャンネルとをサンプリングすることを含み、
    前記連続的なディジタルサンプルの各々を反復的にシフトさせることが、前記第1の連続的なディジタルサンプルの各々を、第1のFIRフィルタ及び第2のFIRフィルタに反復的にシフトさせることを含み、
    前記方法がさらに、
    前記第1のFIRフィルタの出力を前記第2のFIRフィルタの出力と比較すること、
    前記第1及び第2の二相変調チャンネルの相対的な信号振幅に基づいて前記二相信号デコーダによってデコードするために、前記第1及び第2の二相変調チャンネルの一方を選択すること、及び
    前記選択に応答して、前記第1及び第2の二相変調チャンネルの他方を放棄すること、
    を含む、方法。
  7. 二相通信レシーバシステムであって、
    二相変調信号のディジタルサンプルを生成するため、前記二相変調信号をサンプルするように構成されたアナログ・ディジタルコンバータ(ADC)と、
    前記ディジタルサンプルに基づいて前記二相変調信号をデコードするように構成された二相信号デコーダと、
    出力を生成するため前記ディジタルサンプルを評価するように、かつ、前記出力に基づいて前記二相変調信号をデコードするため前記二相変調信号のプリアンブルを検出するように構成されたディジタルフィルタを含むプリアンブル検出器と、
    を含む、二相通信レシーバシステム。
  8. 請求項7に記載のシステムであって、前記ディジタルフィルタが、前記二相変調信号の前記プリアンブルの少なくとも一つの期間に関連する値を含む一セットのタップ重みを有する有限インパルス応答(FIR)フィルタとして構成される、システム。
  9. 請求項8に記載のシステムであって、タップ重みの前記セットが、複数の正の第1の値と複数の負の第2の値との交互のパターンで配され、前記第1及び第2の値の各々が、前記FIRフィルタに増加的にシフトされる前記ディジタルサンプルのうちのそれぞれ一つに対応する、システム。
  10. 請求項8に記載のシステムであって、前記FIRフィルタが、前記出力を生成するように前記ディジタルサンプルを評価するように構成され、前記出力を生成することが、各反復で、
    前記FIRフィルタにシフトされる新たなディジタルサンプルのそれぞれのタップ重みの積を加算すること、
    前記FIRフィルタからシフトアウトされる最後のディジタルサンプルのそれぞれのタップ重みの積を減算すること、及び
    前記出力の直前に値に対して、前記二相変調信号の前記プリアンブルの論理遷移に関連するそれぞれのフィルタタップにシフトされるディジタルサンプルのそれぞれのタップ重みの積を、加算することもしくは除算することのどちらか一方、
    による、システム。
  11. 請求項7に記載のシステムであって、前記ディジタルフィルタが、第1のディジタルフィルタと第2のディジタルフィルタとを含む2段フィルタとして構成され、当該第2のディジタルフィルタが、前記第1のディジタルフィルタの前記出力をサンプルして、前記二相変調信号に関連するノイズを実質的に補償するよう第1のディジタルフィルタの出力を増幅しかつさらにフィルタリングをするように構成される、システム。
  12. 請求項11に記載のシステムであって、
    前記第1及び第2のディジタルフィルタが有限インパルス応答(FIR)フィルタとして構成され、
    前記第1のディジタルフィルタが、前記二相変調信号の前記プリアンブルの少なくとも一つの期間に関連する値を含む一セットのタップ重みを含み、
    前記第2のディジタルフィルタが、交互の論理遷移の各々でのタップに関連する非ゼロ値と、残りのタップに関連するゼロ値とを含む一セットのタップ重みを含む、
    システム。
  13. 請求項7に記載のシステムであって、
    前記ディジタルフィルタの前記出力が、前記二相変調信号の前記プリアンブルの前記期間の、前記ディジタルフィルタに関連する予めプログラムされたフィルタタップとの整合に対応するピーク最大値を有し、
    前記プリアンブル検出器が、ピーク最大値を検出するように、及び、前記二相通信レシーバシステムと関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを検出するために複数の連続したピーク最大値の各々の間のディジタルサンプルをカウントするように構成された同期コントローラを含み、
    前記ピーク検出器が、検出されたミスマッチに基づいて前記ADCのサンプリングレートを調節するよう構成される、
    システム。
  14. 請求項13に記載のシステムであって、前記同期コントローラが、前記ADCの前記サンプリングレートを前記関連するトランスミッタのクロック周波数に収束させるように調節するため、検出されたミスマッチの大きさに比例する前記ADCの前記サンプリングレートに対する調節量を示す信号を生成するように構成された比例/積分ループコントローラを含む、システム。
  15. 請求項7に記載のシステムであって、
    前記プリアンブル検出器がさらに、前記ディジタルフィルタの前記出力を閾値と比較するよう構成されたプリアンブル比較器を含み、
    前記二相変調信号の前記プリアンブルの前記期間が、プリアンブル比較器が前記ディジタルフィルタの前記出力が前記閾値よりも大きいと判定することに応じて検出され、
    前記プリアンブル検出器がさらに、前記ディジタルサンプルの振幅に基づいて移動平均を有するような閾値を生成するように構成された閾値生成器を含む、
    システム。
  16. 請求項7に記載のシステムであって、
    前記二相変調信号が、第1の変調チャンネルと第2の変調チャンネルとを含み、
    前記二相通信レシーバシステムがさらに、第1及び第2の二相変調チャンネルの相対的な信号振幅に基づいて前記二相信号デコーダによりデコードするため、前記第1及び第2の二相変調チャンネルの一方を選択するように構成されたチャンネル選択コントローラを含み、前記チャンネル選択コントローラが、前記選択に応答して前記第1及び第2の二相変調チャンネルの他方を放棄するように構成される、
    システム。
  17. 請求項16に記載のシステムであって、
    前記プリアンブル検出器が前記チャンネル選択コントローラを含み、
    前記ディジタルフィルタが、前記第1の二相変調チャンネルに関連する第1のディジタルフィルタと、前記第2の二相変調チャンネルに関連する第2のディジタルフィルタとを含み、
    前記チャンネル選択コントローラが、前記第1及び第2の二相変調チャンネルの一つを選択するために、前記第1のディジタルフィルタの出力を前記第2のディジタルフィルタの出力と比較するよう構成されるチャンネル比較器を含む、
    システム。
  18. 請求項17に記載のシステムであって、前記プリアンブル検出器が、前記第1及び第2のディジタルフィルタの少なくとも一つの出力をサンプルするよう構成された少なくとも一つのディジタルフィルタを含み、前記二相変調信号に関連するノイズを実質的に補償するよう前記第1及び第2のディジタルフィルタの少なくとも一つの出力を増幅及びさらなるフィルタリングをする、システム。
  19. 請求項7の前記二相通信レシーバシステムを含む無線電力システムであって、前記無線電力システムが、
    一次インダクタに関連する一次電流を監視するよう構成されるレシーバを含む無線充電器であって、前記レシーバが請求項7の前記二相通信レシーバシステムを含む、前記無線充電器と、
    前記二相通信信号を、二次インダクタに関連する二次電流に変調するよう構成されるトランスミッタを含むポータブル電子デバイスであって、前記一次インダクタ及び二次インダクタが集合的に絶縁トランスフォーマを形成し、前記ポータブル電子デバイスにおいて電圧を生成するため、前記絶縁トランスフォーマが前記一次インダクタから前記二次インダクタへエネルギーを伝送するように構成される、前記ポータブル電子デバイスと、
    を含む、無線電力システム。
  20. 二相通信レシーバシステムであって、
    二相変調信号に関連する第1の二相変調チャンネルと第2の二相変調チャンネルの振幅を比較するよう構成されたチャンネル選択コントローラであって、前記チャンネル選択コントローラがさらに、処理のために前記第1及び第2の二相変調チャンネルの一方を選択するように、及び、前記第1及び第2の二相変調チャンネルの相対的な振幅に基づいて前記第1及び第2の二相変調チャンネルの他方を放棄するように構成される、前記チャンネル選択コントローラと、
    前記選択された二相変調チャンネルのプリアンブルを検出するよう構成されるプリアンブル検出器と、
    前記選択された二相変調チャンネルをデコードするよう構成される二相信号デコーダと、
    を含む、二相通信レシーバシステム。
  21. 二相通信レシーバシステムであって、
    二相変調信号のディジタルサンプルを生成するために前記二相変調信号をサンプルするように構成されたアナログ・ディジタルコンバータ(ADC)と、
    前記ディジタルサンプルに基づいて前記二相変調信号をデコードするように構成された二相信号デコーダと、
    予めプログラムされたタップ重みを有するフィルタタップを含む有限インパルス応答(FIR)フィルタを含むプリアンブル検出器であって、前記フィルタタップを用いて、前記二相変調信号のプリアンブルの期間の、前記フィルタタップへの整合に対応するピーク最大値を有する出力を生成するように前記ディジタルサンプルが評価される、前記プリアンブル検出器と、
    前記ピーク最大値に基づいて前記二相通信レシーバシステムと関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを検出するように、及び、前記二相通信レシーバシステムと関連するトランスミッタとの間のクロック周波数ミスマッチを実質的に補償するために前記検出されたミスマッチに基づいて、前記ADCのサンプリングレートを調節するように構成された同期コントローラと、
    を含む、二相通信レシーバシステム。
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