TWI220816B - Noise cancellation method of wireless signal receiver - Google Patents

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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/005Correction of errors induced by the transmission channel, if related to the coding algorithm

Description

1220816 五、發明說明(1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種雜訊的消除方法,特別是一種應用 於以萬用串列傳輸匯流排與電腦連接之電腦周邊裝置中的 無線訊號接收裝置中。 【先前技術】 萬用串列匯流排(Un i v e r s a 1 S e r i e s Bu s,U S B), 或稱為萬用序列埠,在199 5年由Compaq、迪吉多、IBM、 Intel、Microsoft、NE C及北方電訊等Hr家組成的 U S B I F (USB Implement Forum)所共同提出的標準,目前的規格 為高傳輸頻寬的USB v2. 0版。 U S B的推出主要是為了解決電腦糸統中混亂的連接介 面,因此整合硬體的外接介面而達到簡單易用為制定USB 的主要目的。目前幾乎所有的電腦周邊設備,例如滑鼠、 鍵盤、印表機或者是掃瞄機等等,均已採用USB作為與電 腦溝通的介面。 為了解決滑鼠或鍵盤等周邊裝置等線路紊亂的問題, 先前技術中早已將電視遙控器的概念加入滑鼠與鍵盤的功 能中。以鍵盤為例,在鍵盤本體上加上一個射頻訊號發射 裝置,並相對應配置有一射頻訊號接收裝置,且射頻訊號 接收裝置以USB介面連接至電腦系統。當使用者按下鍵盤 的時候,射頻訊號發射裝置即傳送訊息封包,並由接收裝 置接收,由電腦作相對應的操作。 以射頻訊號傳送資料封包,可能受到外界環境的影響 或干擾,而破壞了資料封包的完整性。如『第1圖』所
第5頁 1220816 五、發明說明(2) 不’上半部為 後的訊號。目 方式交由萬用 長,當雜訊發 能通過認證的 此外,舉 時間寬度固定 有八個取樣位 擾’則該貢料 封包就會被誤 必須重新操作 便。 發明内容】 鑒於以上 線訊號接收裝 的射頻訊號時 正 ° 因此,為 置之雜訊消除 干個雜訊位元 位,將若干個 位。接著記錄 收之資料位元 環境干擾而忽 下半部為受到干擾之 的功能多半以韌體的 ,由於取樣週期太 方式過渡雜訊,因此 1時,該貢料位元的 則每一資料位元可含 位元被破壞或收到干 元,因此,整個資料 包的時候,使用者就 將造成相當大的不
所完送之資料位元組, 前消除或更正雜訊位元 串列匯流排的晶片完成 生時往往無法以取樣的 產品實在少數。 例來說,在資料位元為 為T,取樣週期為T/8, 元。如果其中一個取樣 位元則被判定成無效位 判。當發生誤判資料封 以再次發送串列資料, 的問題,本發明的主要目的在於提供一種無 置之雜訊消除方法,可在接收載有串列資料 ,判斷訊號是否有損毁,並將損毁的訊號修 達上述目的,本發明所揭露無線訊號接收裝 方法,在一串取樣位元為η之資料中含有若 ,則根據這若干個雜訊位元的前後位元的準 雜訊位元過濾並轉換成與前後位元相同之準 具有相同準位之取樣位元數目,並換算為接 的寬度。由於數位傳輸之位元寬度易受週遭 長忽短,可藉由此所記錄的數值判斷接收的
第6頁 1220816 五、發明說明(3) 位元寬度是否落在容許誤差範圍内,並可過濾過短或過長 之錯誤位元。 因此本發明所揭露無線訊號接收裝置之雜訊消除方 法,可修正被破壞的資料位元,並且可判斷資料位元的寬 度是否符合所要求之寬度。可避免電腦周邊裝置在傳送串 列資料時,因為資料的損毁而誤判。 有關本發明的特徵與實作,茲配合圖示作最佳實施例 詳細說明如下。 【實施方式】 以萬用串列傳輸匯流排與電腦連接之電腦周邊裝置中 & 的無線訊號接收裝置作為本發明應用之實施例,該裝置的 系統架構圖參考『第2圖』,包括有三個主要模組,分別 為射頻訊號接收模組1 0、橋接處理模組2 0、以及萬用串列 匯流排(USB)介面模組3 0,橋接處理模組2 0係與射頻訊 號接收模組1 0耦接,萬用串列匯流排介面模組3 0與橋接處 理模組2 0輕接,並透過一 USB資料傳輸線與電腦系統的USB 連接埠連接,與電腦系統完成資料傳輸迴路,以將所接收 到的封包資料傳送到電腦中。另外,萬用串列匯流排介面 模組3 0更可連接有LED顯示燈(圖中未示)以顯示相關的 訊息,亦可連接有EEPR0M (圖中未示),EEPR0M用以儲存 # 相關的操作軟體。 射頻訊號接收模組1 0上具有一接收天線11,用以接收 射頻訊號,射頻訊號接收模組1 0主要係用以接收電腦周邊 裝置(例如滑鼠、鍵盤)所傳送串列資料,串列資料係以
第7頁 1220816 五、發明說明(4) 射頻訊號方式傳送。 橋接處理模組2 0主要執行三個操作,分別為控制射頻 訊號接收模組1 0的開關狀態使其符合USB省電模式之操作 電流,讀取射頻訊號接收模組1 0所接收之載有串列資料之 射頻訊號,修正所接收的射頻訊號中的雜訊位元,最後將 正確的串列資料以封包形式傳送給萬用串列匯流排介面模 組3 0。並於接收到完整之資料封包時,傳送一喚醒訊號 WkUp給USB介面模組30。 橋接處理模組2 0較佳為一積體電路(I C),其必須至 少具有一監視週期計數器(watch dog timer),且其操 ‘ 作電流需與USB裝置進入省電模式之操作電流相近.,約略 小於1 mA,但遠小於萬用串列匯流排介面模組3 0之操作電 流。使其在進入符合USB所規範的閒置模式時,仍可繼續 操作。 萬用串列匯流排介面模組3 0,較佳為一積體電路 (1C),可為一 USB介面控制器,用以接收來自橋接處理 模組20的資料封包,並傳送給電腦系統。當USB介面模組 於忙碌狀態時,傳送一忙碡訊號Bu sy給橋接處理模組2 0, 以便橋接處理模組2 0暫時將欲傳送至資料封包儲存起來, 當進入閒置模式時,傳送一第一閒置訊號UsbSleep給橋接 處理模組2 0,以使得橋接處理模組2 0中的第二閒置計數器 開始計數。 為了使『第2圖』中的無線訊號接收裝置符合USB中低 耗電流的要求,在該裝置中設計了四種操作模式,分別為 1220816 五、發明說明(5) 正常模式、第一閒置模式、第二閒置模式以及搜尋模式。 正常模式時,所以有的模組均開啟且正常地傳送與接收資 料。第一閒置模式指的是萬用串列匯流排介面模組3 0進入 閒置模式,第二閒置模式指的是橋接處理模組進入閒置模 式,而搜尋模式指的是於第二閒置模式時,經過一監視週 期後,橋接處理模組開啟射頻訊號接收模組以搜尋是否有 射頻訊號存在。 一般說來,短距離的訊號傳輸中,訊號受到干擾的情 形的規定相當的嚴格,亦即對於傳送與接收裝置,其訊號 的準確度僅能有少數幾個位元被損毁。倘若接收的資料具 有太多的損毁位元,則大多是屬於裝置本身的問題。而習 知的接收裝置多半僅有一個USB晶片模組處理所有的串列 資料,因此,對於雜訊處理的運算相當的不足,若要將所 有的雜訊消除,唯一的方法即是採用更高級的晶片模組, 如此一來成本必將更高,然而本發明利用另一個不至於增 加太多成本的橋接處理模組,即可完完全全改善習知無線 訊號接收裝置的諸多缺點。 本發明所揭露的雜訊消除方法,其流程圖請參考『第 3圖』,本發明所揭露的方法可應用於如『第2圖』所示之 無線訊號接收裝置中的橋接處理模組中。與習知技術不同 之處,在於本發明所揭露的方法藉由一橋接處理模組來完 成,可以有效提高取樣頻率,減少習知技術因為使用萬用 串列匯流排晶片而導致取樣頻率不高的主要技術問題。 首先,接收一新的取樣位元(步驟1 Q 0),並儲存該若干
1220816 五、發明說明(6) 取樣位元中之一第一取樣位元(步驟2 0 0);接著,比較 該若干取樣資料位元中每一取樣位元之電壓準位,藉以判 斷該新的取樣位元是否為雜訊位元(步驟3 0 0)。 步驟3 0 0中的判斷結果如果有雜訊位元,則修正雜訊 位元的電壓準位(步驟4 0 0),係以該若干取樣位元中第 取樣位元與最後一個取樣位元之電壓準位為基準,修正 該雜訊位元。 接著,計算已儲存之該第一取樣位元之電壓準位相同 之個數(步驟5 0 0),並以電壓準位相同之該第一取樣位 元之個數之電壓準位作為目前之電壓準位(步驟6 0 0)。 確認目前取樣位元之電壓準位後,計算前一電壓準位之取 樣位元個數以判定該個數是否符合一資料位元之寬度(步 驟7 0 0),並整理符合資料位元寬度之取樣位元組,當收 集為完整資料封包時,藉由該萬用串列匯流排傳送給該電 腦系統(步驟8 0 0)。 以下以三個取樣位元為例,說明上述的步驟。首先在 •狀態機中有三個取樣位元,依序為第一取樣位元、第二 取樣位元以及第三取樣位元,第三取樣位元為最新之接收 之取樣位元。在接收一新的取樣位元後,原本之第一位元 將會被儲存起來,第二取樣位元成為第一位元,第三位元 成為第二位元,最新接收的位元則成為第三位元。儲存完 畢之後,判斷上一個所接收的取樣位元,也就是目前狀態 機中的第二取樣位元是否為雜訊位元。 判斷的方式係比較三個取樣位元的電壓準位,在第一
第10頁 1220816 五、發明說明(7) 取樣位元與第三取樣位元的電壓準位皆相同的前提之下, 比較第二取樣位元的電壓準位,若第二取樣位元的電壓準 位與第一以及第三取樣位元的電壓準位不相同,則根據本 發明所揭露的修正法則,表示第二取樣位元,也就是上一 個所接收的取樣位元係為一雜訊位元。此時,便由無線訊 號接收裝置中的橋接處理模組2 0將雜訊位元修正,亦即將 第二取樣位元的電壓準位修正成與第一以及第三取樣位元 的電壓準位相同。如果目前的第二取樣位元並不是雜訊位 元,則繼續接收新的取樣位元。
當在狀態機中接收到三個同樣電壓準位的取樣位元 丨B 後,則可以據以判定目前的電壓準位。並且,判斷前一電 壓準位相同之取樣位元數,以確認其取樣位元的寬度是否 符合資料位元的寬度。如果寬度太大或太小,則表示所接 收的資料被嚴重的干擾或損毁,#放棄該資料。 本發明所揭露的雜訊消除方法之狀態轉移圖請參考 『第4圖』,並配合說明如何確認目前所接收的取樣位元 的電壓準位。 本發明係以前後位元的位準來判斷目前所接收的位元 是否為雜訊,以三個取樣位元為例,說明如下。圖式中共 有六個狀態,分別為『〇〇〇』、『001』、『011』、 · 『11 1』、『1 10』、以及『100』。由於以前後的位元的 電壓準位進行判斷,因此,若目前的狀態為『0 0 1』,接 收到『0』取樣位元,則狀態機將變成『010』,根據本發 明的修正規則,將被修正為『0 0 0』。同樣的,若目前的
第11頁 1220816 五、發明說明(8) 大態為『11 0』,接收到『1』取樣位元,則狀態機將變成 『1 0 1』,根據本發明的修正規則,被修正為『1 11』。因 此在圖中並無『0 1 0』、『1 0 1』此兩種狀態。圖中的狀態 轉移說明如下。 假設目前的狀態為『0 0 0』,若下一個取樣位元為0, 則將『0 0 0』中的第一個取樣位元儲存起來,狀態仍然為 『0 0 0』。若持續接收到0,則狀態將持續維持在 『0 0 0』。圖示中0 / 0代表狀態轉移的情形,前面的0代表 下一個接收的取樣位元0,後面的0代表『0 0 0』中的第一 個取樣位元被儲存起來。 若目前所傳送的資料均為1時,則狀態的轉變依序為 『001』、『011』、『111』。從『011』到『111』其資 料位元的電壓位準改變,亦即連續接收到三個同樣電壓準 位的取樣位元即可確認目前的電壓準位。在狀態『0 0 1』 時,若下一個位元為0,則狀態將變為『010』,根據雜訊 判斷法則,資料位元1將被判定為雜訊位元,因此, 『010』將被修正為『〇〇〇』。 在狀態『0 11』時,若下一個資料位元為0,則狀態改 變為『110』,且取樣位元的電壓位準改變。 因此,若目前的狀態為『0 0 0』,若持續接收到1的資 料位元,將狀態最後將變成『1 11』,由於連續接收到三 個同樣電壓準位的取樣位元,因此電壓的位準改變。 若目前的狀態為『111』,且持續接收到『0』的資料位 元,因此,狀態改變依序為『11 0』、『1 0 0』、以及
第12頁 1220816 五、發明說明(9) 『0 0 0』。在狀態『1 10』時,若下一個位元為1,則代表0 為雜訊位元,因此,將被修正為『1 1 1』。 在狀態『1 0 0』時,若接收到1,則回復到狀態 『0 01』,電壓位準狀態改變。在狀態『1 10』時,若接收 到1,則狀態變為『111』,電壓位準狀態不變。 因此,若目前的狀態為『1 1 1』,若持續接收到0的資 料位元,將狀態最後將變成『0 0 0』,且電壓的位準改 變 。 根據以上的說明,若目前的狀態為『0 0 0』且連續接 收到三個同樣電壓準位的取樣位元,則狀態改變成 『1 1 1』。若目前的狀態為『1 1 1』且連續接收到三個同樣 電壓準位的取樣位元,則狀態改變成『0 0 0』。 當連續接收到兩個為1以及一個為0的取樣位元時,此 時狀態機的狀態為『11 0』,則電壓準位改變。同樣的, 當連續接收到兩個為0以及一個為1的取樣位元時,此時狀 態機的狀態為『0 0 1』,則電壓準位改變。 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上,然其並非 用以限定本發明,任何熟習相像技藝者,在不脫離本發明 之精神和範圍内,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明 之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定 者為準。
第13頁 1220816 圖式簡單說明 第1圖,係為含有 第2圖,係為本發 圖, 第3圖,係為本發明所揭露之雜訊消除方法之方法流程 ϋ ;以及 第4圖,係為本發明所揭露之雜訊消除方法之狀態轉移 圖。 圖式符號說明】 10 射頻訊號接收模組 11 天線 20 橋接 30 萬用 Busy 忙碌 雜訊位元之串列資料之時序圖; 明應用之無線訊號接收裝置之系統架構
UsbSleep 第 處理 串列 訊號 閒置 模組 匯流排介面模組 訊號
WkUp 步驟1 0 0 步驟2 0 0 步驟3 0 0 步驟4 0 0 步驟5 0 0 步驟6 0 0 步驟7 0 0 步驟8 0 0 喚醒" 接收 儲存 判斷 修正 計算 確認 計算 個數 整理 訊號 一新的取樣位元 該若干取樣位元中之一第一取樣位元 該新 雜訊 電壓 目前 前一 的取樣位元是否為雜訊位元 位元 準位相同之取樣位元數 之電壓準位 電壓準位之取樣位元個數以判定該 是否符合一資料位元之寬度 符合資料位元寬度之取樣位元組,當收
第14頁 1220816 圖式簡單說明 集為完整資料封包時,藉由該萬用串列匯流 排傳送給該電腦系統

Claims (1)

1220816 六、申請專利範圍 1. 一種雜訊位元的修正方法,應用於一無線訊號接收裝置 中以修正若干取樣位元中之若干雜訊位元,該無線訊號 接收裝置用以接收一電腦周邊設備所傳送之牟列資料, 且該無線訊號接收裝置係以一萬用串列匯流排與一電腦 系統相連接以將該_列資料傳送給該電腦系統,該方法 包括有下列步驟: 接收一新的取樣位元,並儲存該若干取樣位元中之 一第一取樣位元; 比較該若干取樣資料位元中每一取樣位元之電壓準 位,藉以判斷該新的取樣位元是否為雜訊位元;以及 以該若干取樣位元中第一取樣位元與最後一個取樣 /位元之電壓準位為基準,修正該雜訊位元。 2 .如申請專利範圍第1項所述之雜訊位元的修正方法,更 包括有下列步驟: 根據目前的取樣位元數判斷目前的電壓準位; 計算已儲存之該第一取樣位元之電壓準位相同之個 數;以及 根據前一電壓準位之取樣位元個數以判定該個數是 否符合一資料位元之寬度,並整理符合資料位元寬度之 取樣位元組,當收集為完整資料封包時,藉由該萬用串 $ 列匯流排傳送給該電腦系統。 3 .如申請專利範圍第2項所述之雜訊位元的修正方法,其 中該判斷目前的電壓準位的步驟中,係在接收到若干個 相同電壓準位的取樣位元後,將該若若干個取樣位元的
第16頁 1220816 六、申請專利範圍 電壓準位作為目前的電壓準位。 4 .如申請專利範圍第2項所述之雜訊位元的修正方 中該判斷目前的電壓準位的步驟中,當最後接Μ 取樣位元之電壓準位與已接收的取樣位元的電i 同時,則以已接收到的取樣位元的電壓準位作/ 電壓準位。 「,其 到的該 準位不 目前的
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