JP4384666B2 - 無線周波数信号弁別方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、信号の弁別に関し、より詳細には様々なタイプの無線周波数（ＲＦ）信号の弁別に関する。

（関連出願）
本発明は、２００３年９月１９日に出願された米国仮特許出願第６０／５０３，９０４号の恩典を請求する。

多くの通信応用例にＲＦ信号が使用されている。所定の応用例は、周波数偏移符号化（ＦＳＫ）変調ＲＦ信号と振幅偏移符号化（ＡＳＫ）変調ＲＦ信号の両方を受信できる受信器システムを必要とする場合があるが、任意の所定の時間に受け取った信号の特定の変調が、警告なしにランダムに変化する可能性がある。現在の応用例は、両方の信号タイプに対応するために、ＦＳＫ信号を受信する１つの受信器とＡＳＫ信号を受信するもう１つの受信器の２つの受信器を内蔵している。これは、残念ながら、応用例の複雑さ高める。

現在、ＦＳＫ変調信号とＡＳＫ変調信号の違いを検出し弁別し、受信信号の変調の変化に応える方法はない。

本発明は、ＦＳＫ信号とＡＳＫ信号を区別することができ、信号変調タイプに対応するように信号受信モードを切り換えることができる信号検出弁別システムを対象とする。１つの実施形態において、ＡＳＫモードがデフォルトモードである。第１の弁別段において、選択された時間ウィンドウにわたって信号内のエッジまたはパルスをカウントすることによって所定のデータ入力信号を評価する。時間ウィンドウ内のパルスの数が有効範囲内にある場合は、信号がＡＳＫ変調であり、信号に着信データがある可能性があるこを示す。パルスの数が有効範囲内にない場合、パルスは、異なるボーレートのノイズまたはデータと考えられる。

時間ウィンドウ内でデータ信号にパルスがない場合は、データ信号がＦＳＫ変調されていることが分かり、受信器はＦＳＫモードに切り換えられる。次に、次のＦＳＫ伝送が着信データとして受け取られる。システムが、所定の時間期間ＦＳＫデータを確認しない場合は、受信器は元のＡＳＫモードに切り換えられる。

１つの実施形態において、受信器に対するデューティサイクル電力供給を実施することによって受信器の電流消費を減少させることができる。

本発明は、一般に、２つのレベルの弁別を実行する。第１に、本発明は、ＡＳＫ変調伝送とＦＳＫ変調伝送を区別し、所定の着信伝送が、所定のボーレートと異なるボーレートのノイズまたはデータであるかどうかを検出するために、所定のウィンドウ内の着信伝送のパルスの数を数えるカウンタ弁別ステップを行う。第２に、本発明は、着信伝送の第１のいくつかの半ビットのパルス幅を測定するパルス幅弁別ステップを行う。測定された半ビットのパルス幅が、１つまたは複数の所望のボーレートの有効時間間隔内にあると判定された場合、本発明は、着信伝送を有効データを含むと見なす。

図１は、本発明の１つの実施形態による信号受信システム１００を示す代表的なブロック図である。

システム１００は、無線周波数（ＲＦ）信号伝送を受け取る信号受信器１０２を含む。受信器１０２は、主マイクロコントローラなどのシステムプロセッサ１０３と通信する。信号は、振幅偏移符号化（ＡＳＫ）変調信号か周波数偏移符号化（ＦＳＫ）変調信号である可能性がある。信号の変調が任意の時間にランダムに変化する可能性があると仮定する。例えば、信号自体は、マンチェスタ符号化信号または可変パルス幅信号であり、その場合、各データビットは、少なくとも１つのビット遷移（すなわち、０から１または１から０）によって表される。

受信器１０２は、ＲＦデータを弁別器１０４に送る。弁別器１０４は、システムプロセッサ１０３へのイベント情報提供者として働き、システムプロセッサ１０３に着信データ信号パルスを送って有効信号伝送を検出したことを示す。示した実施形態において、このデータ信号は、弁別器１０４が有効信号を検出している限りシステムプロセッサ１０３に送られる。換言すると、弁別器１０４は、システムプロセッサ１０３にデータが来る可能性があることをシステムプロセッサ１０３に知らせる受信器１０２とシステムプロセッサ１０３の間のインタフェースとして働く。受信システム１００の外側のシステムプロセッサ１０３の実際の構成は、本発明の範囲を逸脱することなく変更することができる。

また、弁別器１０４は、装置への着信伝送の変調を示すＡＳＫ＿ＦＳＫインジケータをシステムプロセッサ１０３に送る。図３と図５に示した例において、ＡＳＫ＿ＦＳＫ信号は、受信データ信号がＡＳＫ変調のときに低レベルであり、受け取った伝送がＦＳＫ変調のときに高レベルである。システムプロセッサ１０３は、伝送されている信号のタイプに応じて受信器１０２がＡＳＫ信号かＦＳＫ信号を受信できるように受信器１０２の実際の切り換えを行う。弁別器１０４が、所定の受信信号伝送がＡＳＫ変調されているかＦＳＫ変調されているかをシステムプロセッサ１０３に伝え、一方システムプロセッサ１０３は、受信器１０２に指示してＡＳＫモードまたはＦＳＫモードへの実際の切り換えを行わせることに注目されるべきである。

また、図１に示したように、弁別器１０４は、システムプロセッサ１０３からデューティサイクル制御入力を受け取り、受信器１０２に送られる電力を制御して受信器１０２への電力を連続的に提供するか、あるいは受信器１０２への電力をデューティサイクルに従って変化させて、受信器１０２が不活動状態のときの電流消費を最小にする。

図２は、本発明の１つの実施形態による信号弁別プロセスを示す流れ図である。この実施形態において、システム１００が、ＡＳＫモードでアイドル状態であり、ＡＳＫ＿ＦＳＫインジケータ信号が低レベルのときにデフォルトでＡＳＫ変調信号を受け取って処理すると仮定する（図３）。弁別器１０４は、最初に、選択された時間ウィンドウ（例えば、５ミリ秒）内の信号中のパルスの数をカウントすることによって受信器１０２が受け取る着信データ信号を評価する（ブロック１５０）。時間ウィンドウ自体の大きさは、例えば受信器１０２のボーレート、データプロトコル、雑音周波数、またはその他の要因に基づいて選択することができる。

受信器１０２がＡＳＫモードのとき、図３に示したように、ＦＳＫ変調信号は、選択された時間ウィンドウ内の１つの長い連続パルスのように見える。その結果、ＦＳＫ変調信号を受け取ったときに時間ウィンドウ内で生じるパルスの数はゼロになる。選択された時間ウィンドウ内でゼロパルスが検出された場合（ブロック１５２）、弁別器１０４は、ＡＳＫ＿ＦＳＫ信号を高レベルにセットして（ブロック１５４）、着信データ信号がＦＳＫ変調であることをシステムプロセッサ１０３に示す。また、弁別器１０４は、着信データパルスをシステムプロセッサ１０３に送って、着信データを受け取っていることを示す（ブロック１５６）。１つの実施形態において、受信器１０２がＦＳＫ変調信号を引き続き受け取っている場合でも、ＡＳＫ＿ＦＳＫ信号は、所定のタイムアウト期間後に低レベルに戻すことによって自らをリセットする（ブロック１５８）。

ＡＳＫ＿ＦＳＫ信号がＦＳＫ動作モードを示していることをシステムプロセッサ１０３が検出した後、システムプロセッサ１０３は、この例では、モード選択信号を高レベルにセットすることによって（ブロック１６０）、選択された遅延後に受信器１０２をＦＳＫモードに切り換える。システムプロセッサ１０３が、受信器１０２にＦＳＫモードを選択したとき、受信器１０２は、いつでもＦＳＫ変調信号をデータとして受け取ることができる。受信器１０２に送られたモード選択信号が高レベルの間、受信器１０２は、ＦＳＫモードのままである。システムプロセッサ１０３が、ＦＳＫデータをもう受け取っていないと判定したとき（例えば、選択されたタイムアウト期間後に有効なデータビットを受け取らない場合）、システムプロセッサ１０３は、受信器１０２を元のＡＳＫモードに切り換える。この時点で、弁別プロセスは、パルスカウントステップを最初からやりなおす（ブロック１１０）。

図２と図４を参照すると、弁別器１０４は、最初の４つの半ビットの高レベルと低レベルの回数をサンプリングすることにより（ブロック１６２）、パルス幅弁別ステップにおいて、着信ＦＳＫデータの一部分（例えば、データの最初の２ビット）を識別することができる。４つすべての半ビットのパルス幅が、所定のボーレートまたは転送速度で選択された有効時間間隔の範囲内にある場合に（ブロック１６４）、そのビットが識別され、弁別器１０４は、着信データパルスをシステムプロセッサ１０３に送って、システムプロセッサ１０３に有効信号を検出したことを知らせる（ブロック１６６）。
次に、弁別器１０４は、受信器１０２にＦＳＫデータが送られている間、着信データパルスを送り続ける。半ビットの識別ができない場合、識別プロセスはパルスカウンタステップまで戻り再開される（ブロック１１０）。

システムプロセッサ１０３が、選択された時間期間ＦＳＫデータを受け取っていない場合、システムプロセッサ１０３は、モード選択信号を元の低レベルに切り換え、受信器１０２をＡＳＫモードに切り換えさせる。システムプロセッサ１０３は、既知のボーレートと符号化によって着信パルスを識別することによってこれを検出することができる。

図２と図５を参照すると、着信伝送がＡＳＫ変調であるとき、カウンタ弁別ステップを行って時間ウィンドウ内のパルスの数が選択された範囲内にあるかどうかを判定する（ブロック１５０）。そうである場合は、その伝送が着信ＡＳＫ変調データを含む可能性があることが分かる。次に、弁別器１０４は、ＦＳＫの場合と同じようにパルス幅弁別ステップを行う。より詳細には、弁別器１０４は、例えば４つの半ビットの高レベルと低レベルの回数をサンプリングし（ブロック１６２）、４つの半ビットのパルス幅を選択された有効時間間隔と比較することによって（ブロック１６４）、特定数のビットを識別する。ＡＳＫとＦＳＫのボーレートが異なる場合にはＡＳＫとＦＳＫの識別が異なることに注意されたい。

サンプリングしたビットのパルス幅が、所定のボーレートで有効な時間間隔内にある場合、弁別器１０４は、着信データパルスをシステムプロセッサ１０３に送り、受信器１０２がＡＳＫ変調データを受け取っている限りそれを周期的に行い続ける（ブロック１６６）。この場合、システムプロセッサ受信器１０３から受信器１０２へのモード選択信号は、受信器１０２がＡＳＫモードでありかつＦＳＫモードに切り換わらないので低レベルのままになる。

ＡＳＫ変調信号内のパルスの数が選択された範囲にない場合（ブロック１５０）、弁別器１０４は、着信伝送を異なるボーレートのノイズまたはデータとして扱う（ブロック１８０）。この時点で、プロセスは、パルスカウンタステップから再開される（ブロック１１０）。

図１に示したように、弁別器１０４は、システムプロセッサ１０３からデューティサイクル制御信号を受け取って受信器１０２の動作を制御することができる。このデューティサイクル制御信号は、受信器１０２へのデューティサイクルをイネーブルまたはディスエーブルする。より詳細には、弁別器１０４は、デューティサイクル制御信号がクリアされている場合は受信器１０２を連続的にオンにし、デューティサイクル制御信号がセットされている場合は、パルス幅変調信号のデューティサイクルに従って受信器１０２をオンオフする。デューティサイクル制御は、システム１００がアイドル状態の間に実施されてもよい。システムがアイドル状態のときに受信器１０２に電力を断続的にだけ供給することによって、システムプロセッサ１０３は、システムの総電流消費を減少させることができる。

ＡＳＫ変調信号とＦＳＫ変調信号を区別する弁別器を使用することによって、本発明は、所定の入力信号の変調が事前の警告なしに変化したときでも、１つの信号受信器を使用して両方のタイプの信号を処理することを可能にする。ＦＳＫ変調信号とＡＳＫ変調信号の違いを検出する他に、本発明は、入力信号が、異なるボーレートのマンチェスタ符号化データや可変パルス幅符号化データなどの有効データを含むかどうかを判定することができる。

本発明を実施する際に、本明細書で示した本発明の実施形態の様々な代替を使用できることを理解されたい。添付の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、本発明は特許請求とその等価物の範囲内にある方法と装置を対象として含むように意図されている。

本発明の１つの実施形態によるシステムの代表的なブロック図である。 本発明の１つの実施形態による方法を示す流れ図である。 本発明の１つの実施形態による第１の信号弁別段を示す信号タイミング図である。 信号受け取り段を示す信号タイミング図である。 本発明の１つの実施形態による第２の信号弁別段を示す信号タイミング図である。

符号の説明

１０２ 受信器
１０３ システムプロセッサ
１０４ 弁別器

Claims (14)

1. 信号伝送を受け取るステップを含み、
   時間ウィンドウ内の信号伝送のパルスの数をカウントするステップを含み、その際ウィンドウ内のパルスの数がゼロの場合、信号伝送は第１のタイプであり、ウィンドウ内のパルスの数が所定の範囲内にある場合、第２のタイプであり、
   信号伝送が第１のタイプである場合に第１の受信モードを選択し、信号伝送が第２のタイプである場合に第２の受信モードを選択するステップを含む信号弁別方法。
2. 第１のタイプが周波数偏移符号化（ＦＳＫ）変調であり、第２のタイプが振幅偏移符号化（ＡＳＫ）変調である請求項１に記載の方法。
3. 信号伝送内の複数のビットをサンプリングするステップと、
   前記複数のビットのパルス幅を選択された時間間隔と比較するステップと、
   パルス幅が選択された時間間隔内にある場合に着信データ信号を送るステップとを含む請求項１に記載の方法。
4. 信号弁別方法において、
   受信器と弁別器において信号伝送を受け取るステップと、
   弁別器において時間ウィンドウ内の信号伝送内のパルスの数をカウントするステップと、
   ウィンドウ内のパルスの数がゼロの場合に信号伝送が周波数偏移符号化（ＦＳＫ）変調であることを示すステップと、
   ウィンドウ内のパルスの数が所定の範囲内にある場合に信号伝送が振幅偏移符号化（ＡＳＫ）変調であることを示すステップと、
   信号伝送がＡＳＫ変調かＦＳＫ変調かをシステムプロセッサに通知するステップとを含む方法。
5. 信号伝送がＡＳＫ変調かＦＳＫ変調かに基づいて受信器内の受信モードを選択するステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
6. 選択するステップが、システムプロセッサから受信器に送られるモード選択信号によって行われる請求項５に記載の方法。
7. 選択するステップが、受信器に送られるインジケータ信号の状態を選択するシステムプロセッサによって行われる請求項４に記載の方法。
8. 信号伝送内の複数のビットをサンプリングするステップと、
   前記複数のビットのパルス幅を選択された時間間隔と比較するステップと、
   パルス幅が選択された時間間隔内にある場合に、信号伝送が有効データを含むことを示す着信データパルスをシステムプロセッサに送信するステップとをさらに含む請求項４に記載の方法。
9. 送信するステップを、受信器が有効データを受け取っている限り繰り返すステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
10. 受信器に対するデューティサイクルを選択的にイネーブルにするステップをさらに含み、その際受信器は、デューティサイクルがディスエーブルされているときに連続的に電力が供給され、デューティサイクルがイネーブルされているときに断続的に電力が供給される請求項４に記載の方法。
11. 信号伝送を評価する受信システムにおいて、
    信号伝送を受け取る受信器を含み、
    信号伝送を区別する弁別器を含み、その際弁別器は、弁別器の時間ウィンドウ内の信号伝送のパルスの数をカウントし、ウィンドウ内のパルスの数がゼロの場合に信号伝送が周波数偏移符号化（ＦＳＫ）変調であることを示し、ウィンドウ内のパルスの数が所定の範囲内にある場合に信号伝送が振幅偏移符号化（ＡＳＫ）変調であることを示すことによって信号伝送を区別し、弁別器が、信号伝送がＡＳＫ変調かＦＳＫ変調かをシステムプロセッサに通知する受信システム。
12. 受信器が、信号伝送がＡＳＫ変調かＦＳＫ変調かに基づいてシステムプロセッサからモード選択信号を受け取る請求項１１に記載の受信システム。
13. 弁別器が、
    信号伝送内の複数のビットをサンプリングし、
    前記複数のビットのパルス幅を選択された時間間隔と比較し、
    パルス幅が選択された時間間隔内にある場合にシステムプロセッサに着信データパルスを送って信号伝送が有効データを含む
    ことを示すことによって信号伝送内の有効データの存在を判定する、請求項１１に記載の受信システム。
14. 受信器は、受信器へのデューティサイクルがディスエーブルされているときに連続的に電力が供給され、デューティサイクルがイネーブルされているときに断続的に電力が供給される請求項１１に記載の受信器。

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