使用檢測信號的平均幅度解調檢測信號的電路的製作方法
2023-10-09 01:48:19 1
專利名稱：使用檢測信號的平均幅度解調檢測信號的電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及在使用數字調製的無線通信系統中的解調電路，特別是涉及通過碼鑑別解調檢測的信號為原來的數位訊號的解調電路。
近幾年來，從符合計算機通信和提供各種業務的觀點，移動通信系統採用數字系統。特別是，頻移鍵控(FSK)系統因為調製信號的幅度保持不變保證有效的高頻功能放大，因此，FSK系統是適用於便攜無線電裝置的一個調製系統。而且，在FSK系統中，建議了各種系統，如MSK(最小移頻鍵控)和GMSK(高斯濾波的MSK)，在該系統中信號的擴頻變窄，它可有效地使用有限的頻帶。
在使用這種數字調製的無線通信系統中，接收機要求一個解調電路，用於檢測接收的信號和從檢測的信號再生原來的數字碼。
圖1表示一個常規的多值FSK解調電路的例子。
如圖1中所示，由接收機2通過天線1接收的信號由檢測器3檢測，檢測的信號通過波形整形電路4輸出到一個定時信號發生器5，該定時信號發生器5產生與波形整形的信號同步的定時信號。比較器6將檢測的信號與鑑別電平CL1-CL3比較，而比較的結果輸出到碼鑑別電路7。碼鑑別電路7根據該定時信號使用比較的結果再生原始的數字碼。用於再生該數字碼的碼鑑別電平CL1-CL3通過電阻R1-R4分壓恆定電壓Vcc產生。
但是，在實際上，有一個情況，由於各種變化因素如在發射機側傳輸頻率的變化，無線電波傳播條件的變化，溫度變化和在接收機側的電壓變化，由檢測器3得到的檢測信號的中心電壓是變化的。由於碼鑑別電平是固定的，由於這些因素引起的檢測信號的中心電壓的變化減少了每個碼鑑別電平和該檢測信號的電壓之間的鑑別餘量，導致鑑別差錯增加的可能性。
在一個出版物(日本專利公開號1-93950)中，公開了改進碼鑑別特性的技術，它應用了這樣一個事實通過位移取樣脈衝T/2，眼圖陡然張開。然而該方法也遇到當被檢測的信號的中心電壓變化時，由於固定的碼鑑別電平而使鑑別差錯可能增加的問題。
在一個出版物(日本專利公開號1-164151)中，公開了一個改進的碼鑑別技術，其中碼鑑別電平隨著檢測信號的中心電壓的變化，這是通過阻隔接收機中的DC分量而產生的。但是，這個技術是防止由DC阻隔產生的變化的影響，以致該技術可能產生鑑別差錯，以致該技術可能產生鑑別差錯，假如由於前述因素如傳輸條件變化該中心電壓是變化的。
考慮到現有技術的缺點，本發明的一個目的是提供能夠取得較低的碼鑑別差錯的一種解調電路。
本發明的另一個目的是提供不考慮檢測信號的中心電壓的變化而能夠執行正確的碼鑑別的一種解調電路。
按照本發明的解調電路包括一個平均電路和一個碼鑑別電路。平均電路接收檢測的信號和產生檢測信號的平均幅度值。碼鑑別電路使用平均幅度值作為參考電平產生碼鑑別電平，和通過比較檢測的信號與這些鑑別電平從檢測的信號中再生數位訊號。接收的信號最好由包括被調製的前置碼部分的預定格式組成，使得檢測信號的幅度在檢測信號幅度的最高電平和最低電平之間交替地以預定的定時變化。
按照本發明的解調電路進一步由用於從解調的數位訊號檢測該前置碼的一個前置碼檢測電路組成。當前置碼檢測時使用平均幅度值作為產生鑑別電平的參考電平。該參考平均值也可用作波形整形的參考電平。
鑑別電平發生器包括用於存儲參考平均值的一個存儲器和用於存儲相應於檢測信號的理想眼圖孔徑的鑑別電平差的另一個存儲器。鑑別電平發生器根據鑑別電平差和檢測信號的參考平均值估計多個鑑別電平。
碼鑑別電路最好包括一個糾錯電路，用於校正檢測的信號以輸出一個已糾錯的信號。該糾錯電路首先根據鑑別電平差和參考平均值產生多個檢測信號的理想的幅度值，和通過比較檢測信號與理想的幅度值來檢測幅度差錯。然後糾錯電路通過預定的定時數累加地加上幅度差錯和加該結果到該檢測信號進行糾錯。通過累加地加上幅度差錯和然後校正檢測的信號減少了噪聲對檢測信號的影響。
從結合附圖的以下敘述中，本發明的上述和其它目的、特性和優點將更清楚了，在附圖中通過示意的例子表示本發明的優選實施例。
圖1是表示常規的多值FSK解調電路的例子的方框圖；圖2是表示按照本發明的解調電路的第一實施例的方框圖；圖3是更詳細地表示在圖2的實施例中的波形整形電路和平均值電路的電路圖；圖4是更詳細地表示在相同實施例中的一個碼鑑別電路的方框圖5A是更詳細地表示在相同實施例中的一個碼鑑別電平發生器的方框圖；圖5B是表示圖5A中的碼鑑別電平發生器的功能的功能方框圖；圖6是以波形表示由圖5A中的碼鑑別電平發生器產生的碼鑑別電平和檢測信號之間關係的一個視圖；圖7是表示由圖4中的碼鑑別電路產生的數字碼的電平之間的關係的視圖；圖8是更詳細地表示圖2中的前置碼檢測器的方框圖；圖9是表示接收信號格式的視圖；圖10是表示本發明操作的例子的信號波形的視圖；圖11是表示按照本發明的解調電路的第二實施例的方框圖；和圖12是表示按照本發明的解調電路的第三實施例中的碼鑑別電路的方框圖。
在下面，作為一個例子敘述從接收的四值FSK無線電波中解調數字碼的電路。
如圖2所示，四值FSK波由接收機102通過天線101接收並傳送到檢測器103。檢測器103從接收的電波中檢測具有四個電壓電平的信號Sd。檢測的信號Sd輸出到波形整形電路104，平均電路106和選擇器107。
波形整形電路104接收檢測的信號Sd和輸出波形整形的信號Sd到定時信號發生器105。定時信號發生器105使用波形整形的信號Sd產生定時信號CK和CsK。如在後面敘述的，定時信號CK和CsK具有相同的頻率和相互相移半個周期的相位。具有四電壓電平的檢測信號Sd由平均電路106進行平均，而得到的平均電壓Sdav輸出到波形整形電路104和選擇器107。波形整形電路104使用平均電壓Sdav作為整形波形的參考電壓。
選擇器107根據選擇信號Ss選擇任一個檢測信號Sd和平均值Sdav，並且輸出一個選擇的信號到一個模數(A/D)轉換器108。具體地講，當選擇信號Ss置於低電平″0″時，選擇器107選擇檢測信號Sd，而當選擇信號Ss置於高電平″1″時，選擇器107選擇平均值Sdav。任何選擇的信號S由A/D轉換器108轉換為數位訊號並且輸出到碼鑑別電路109。
碼鑑別電路109按照定時信號CK和選擇信號Ss工作。當選擇信號Ss是低電平″0″時，或當所選的信號S是檢測信號Sd時，碼鑑別電路109執行碼鑑別和輸出解調的數字碼。相反地，當選擇信號Ss是高電平″1″時，或當所選的信號S是平均值Sdav時，碼鑑別電路109使用該平均值Sdav設定用於產生碼鑑別電平的參考電平。
前置碼檢測器110輸入從碼鑑別電路109來的解調的數字碼和檢測以接收的信號格式的前置碼。一旦前置碼檢測器110檢測到前置碼，它輸出具有預定脈寬的前置碼檢測信號Spr到與門111。
與門111接收從定時信號發生器105來的的定時信號CsK和只在前置碼檢測信號Spr的脈衝是高電平時輸出定時信號CsK。與門111的輸出信號被轉發到選擇器107和碼鑑別電路109作為選擇信號Ss，並且還轉發到或門112。或門112向A/D轉換器108輸出從定時信號發生器105接收的定時信號CK和從與門111接收的定時信號。
平均電路參見圖3，以示例的方法表示了波形整形電路104和平均電路106。平均電路106包括一個緩衝放大器113和由電阻R及電容C組成的一個平滑電路(或低通濾波器)。波形整形電路104包括一個比較器114，比較器114輸從平均電路106輸入平均值Sdav作為參考電壓。
利用平均電路106的低通濾波器，具有四電壓電平的檢測信號被平均為大體上等於中心電壓的平均電壓Sdav。比較器114使用平均值Sdav作為參考電壓執行檢測信號Sd的波形整形。具體地講，如果檢測信號Sd的電壓大於平均值Sdav，比較器114輸出高電平信號，而如果檢測信號Sd的電壓低於平均值Sdav它輸出低電平信號。因此，比較器114輸出適於提取定時信號的一個矩形波Sds。
應該指出，雖然平均電路106容易以數字電路來構成，對於便攜無線裝置，如圖3中所示的包括一個電阻和一個電容的平滑電路適於重量輕和節能的目的。
碼鑑別電路參見圖4，詳細地示出了碼鑑別電路109。開關401按照從與門111接收的選擇信號轉換所選信號S的傳送方向。具體地講，當選擇信號Sd是低電平時，開關401傳送所選的信號S即檢測的信號Sd到鑑別電路402，而當選擇信號Ss是高電平時，它傳送所選的信號S即平均值Sdav到參考電平存儲器403。
參考電平存儲器403存儲平均值Sdav的數字值作為產生碼鑑別電平的參考電平。碼鑑別電平發生器404產生以參考電平為中心鑑別電平(L2)的三個鑑別電平CL1-CL3，並且輸出它們到鑑別電路402。鑑別電路402使用鑑別電平CL1-CL3確定哪個碼電平是由檢測信號Sd的電壓指示的，並且在定時信號CK之後輸出相應於所指示的碼電平的二進位信號。
參見圖5A，示例地表示碼鑑別電平發生器404的結構，而圖5B表示指示碼鑑別電平發生器404工作的功能方框圖。計算電路501使用預先存儲在存儲器502中假定參考電平(Sdav)是中心鑑別電平CL2的鑑別電平差(h)來估計鑑別電平CL1-CL3。具體地講，如圖5B所示，計算電路501通過從參考鑑別電平CL2中減去電平差(h)產生鑑別電平CL1，和將電平差(h)加到鑑別電平CL2產生鑑別電平CL3。預先存儲在存儲器502中的鑑別電平差(h)是相應於檢測信號Sd的眼圖中的眼孔徑(h)的一個理想值。
參見圖6，表示了由碼鑑別電平發生器404產生的鑑別電平CL1-CL3的電平位置和檢測信號Sd的眼圖之間的的關係。鑑別電路402將輸入檢測信號Sd與鑑別電平CL1-CL3進行比較，該鑑別電平CL1和CL3具有與鑑別電平CL2的電平差(h)。
參見圖7，表示了由鑑別電路402產生的碼電平VL1-VL4的電平位置與檢測信號Sd的眼圖之間的關係。如圖6和7所示，鑑別電路402判斷比鑑別電平CL1低的電壓的檢測信號Sd是碼電平VL1(碼″00″)，在鑑別電平CL1和CL2之間的檢測信號是碼電平VL2(碼″01″)，在鑑別電平CL2與CL3之間的檢測信號是碼電平VL3(碼″11″)，而高於鑑別電平CL3的檢測信號是碼電平VL4(碼″10″)，和電路402輸出與定時信號CK同步的相應於判斷結果的碼。應指出，這裡所用的碼是格雷碼。
前置碼檢測器如圖8所示，前置碼檢測器110輸入由碼鑑別電路109再生的碼並且檢測在接收信號中的前置碼部分。碼鑑別電路109的二進位輸出存儲在預定容量的緩衝存儲器601中。重合檢測電路602從前置碼碼型存儲器603和緩衝存儲器601二者中讀相同長度的數據，和確定它們是否相互重合。在前置碼碼型存儲器603中，預先存儲前置碼碼型，例如″001000100010″。
當前置碼碼型與從緩衝存儲器601讀出的相同長度的數據重合時，重合檢測電路602輸出一個重合信號到脈衝發生器604。一旦輸入重合信號，脈衝發生器604產生前置碼檢測信號Spr。前置碼檢測信號Spr在定時信號CK脈衝的後沿到再一脈衝的前沿的時間間隔期間產生，如圖10中所示的。
前置碼碼型和平均值Sdav如圖9所示，具有一定格式的接收信號包括一個前置PR，它具有預定的碼型，這裡是一個重複的″0010″碼型。在格雷碼中，碼″00″相應於最低電壓電平VL1，而碼″10″相應於最高電壓電平VL4，如圖7所示。因此，前置碼中的碼型允許最高和最低電平交替出現，導致檢測的信號Sd沒有偏壓。
前置碼的這種無偏壓的檢測信號由平均電路106進行平均，因而平均值Sdav變成檢測信號的中心電壓，可用作碼鑑別的參考。而且在任何多值調製系統而不是在四值FSK系統中，前置碼的檢測信號一般表現為最高和最低電平的重複碼型，以致於接收的數據信號的中心電壓可通過平均重複碼型的檢測信號很容易地被檢測。平均電壓值Sdav包括由前述的傳輸條件等的變化引起的檢測信號的變化，因此平均電壓Sdav可用作碼鑑別電平的參考以保證碼鑑別不受變化因素的影響。
解調電路的工作在下面將參見圖10的定時圖敘述本實施例的工作情況。在圖10中，表示了在收到前置碼時檢測信號的波形。
從檢測器103發出的檢測信號Sd是一個連續波，其幅度在四個電壓電平VL1-VL4之間變化。特別是，如前所述，前置碼的檢測信號Sd具有在最低電平VL1與最高電平VL4之間交替地變化的波形，平均電路106平均檢測信號Sd的這種電壓變化以產生平均電壓Sdav。
波形整流電路104使用平均值Sdav作為參考對檢測信號Sd的波形整形以產生矩形信號Sds。矩形信號Sds是具有周期大體上相應於該檢測信號Sd中的幅度變化的脈衝信號，如圖10所示。定時信號發生器105產生與矩形信號Sds同步的兩個定時信號CsK和CK。定時信號DsK與矩形信號Sds的前沿同步，而定時信號CK在矩形信號Sds脈衝的中心有一個定時，換句話說，CK定時信號是定時信號CsK移位半個周期得到的。
定時信號CK從定進信號發生器105通過或門112輸出到A/D變換器108。按照定時信號CK，A/D變換器108將選擇器107選擇的信號從模擬變換為數字的。
當前置碼檢測信號Spr具有低電平″0″時，與門111的選擇信號Ss也是低電平。因此，選擇器107選擇檢測的信號Sd，和A/D變換器108變換選擇的信號Sd並且輸出得到的數位訊號S(D1，D2，D3，…)到碼鑑別電路109。在碼鑑別電路109中，開關401傳送變換的數位訊號S到鑑別電路402，在其中再生原始的數字碼。
一旦前置碼檢測器110使用由碼鑑別電路109再生的數據檢測前置碼時，前置碼檢測信號Spr變為高電平″1″。如圖10所示，前置碼檢測信號Spr的前沿與定時信號CK的後沿同步，和定時信號CsK後沿的定時瞬時在前置檢測信號Spr的脈寬內。前置碼檢測信號Spr的定時和脈寬由脈衝發生器604控制。
由於前置碼檢測信號Spr變為高電平，定時信號CsK作為選擇信號Ss從與門111輸出到選擇器107，A/D變換器108和碼鑑別電路109。因此，選擇器107選擇平均值Sdav，該平均值Sdav由A/D變換器108變換為數字的平均值Dav，和碼鑑別電路109的開關401傳送數字的平均值Dav到參考電平存儲器403。這時的平均值Sdav是通過平均在前置碼周期中的檢測信號的電壓變化得到的，因此它代表檢測信號Sd的眼圖的中心電壓。使用這種新引入的平均值Dav，碼鑑別電平發生器404產生碼鑑別電平CL1-CL3。
接著，由於前置碼檢測信號Spr下降，選擇信號Ss變為低電平，和選擇器107選擇檢測信號Sd，因而使用新的鑑別電平CL1-CL3繼續前述的正常的數據再生操作。
每次檢測到前置碼時都重複上述的操作。因此，即使由於無線電波的傳輸頻率和傳播條件變化或溫度變化及接收機中電源電壓變化使檢測信號Sd的中心電壓變化，碼鑑別電平可跟蹤這種變化以減少碼鑑別差錯的可能性。而且，由于波形整波電路104的參考電壓隨著檢測信號Sd的中心電壓的變化而變化。使得在所有時間定時信號都是準確的。
參見圖11，示出了本發明的第二實施例。在本實施例中，用於平均檢測信號Sd的電壓的平均電路701是以數字電路構成的。一個A/D變換器702，一個平均值計算器703和一個D/A變換器705按照定時信號CK工作，而一個鎖存電路704按照選擇信號Ss工作。
A/D變換器702變換檢測信號Sd並且輸出數字的檢測信號Sd到碼鑑別電路109和平均值計算器703。平均值計算器703計算檢測信號Sd的平均電壓值Sdav。平均電壓值Sdav在選擇信號Ss的定時中存入鎖存電路704中。碼鑑別電路109使用鎖存的平均值Sdav以與上面敘述的相同方法產生碼鑑別電平CL1-CL3，和執行從A/D變換器702通過選擇器107接收的數字檢測信號Sd的碼鑑別。此外，鎖存的平均值Sdav由D/A變換器705進行模擬變換並被用作波形整形電路104的參考電壓。應指出，在本實施例中，碼鑑別電路109中的開關401和參考電平存儲器403不是必須的。
參見圖12，表示了在本發明的第三實施例中的碼鑑別電路109。本實施例中的碼鑑別電路109執行檢測信號Sd的糾錯。在同一圖中，檢測信號Sd從開關401通過糾錯電路801傳送到鑑別電路402。
糾錯電路801中的理想值發生器802輸入從參考電平存儲器403來的參考電平(Sdav)和產生四個理想值VL1-VL4(見圖7)。理想值發生器802按照圖5A中所示的碼鑑別發生器404那樣構成。計算電路估算(1/2)h和(3/2)h，它們又被加到或從參考電平中減去以產生理想電平VL1-VL4，如圖7中所示的。
差錯檢測器803接收理想電平VL1-VL4，檢測在檢測信號Sd與相應的理想電平之間的差錯(e)，和輸出該差錯(e)到乘法器804。乘法器804將該差錯(e)乘以存儲在存儲器805中的加權係數α和輸出其結果αe到累加加法器806。累加加法器806將αe加上預定數量的定時和輸出已加的值到加法器807作為校正值E。加法器807使用校正值E校正檢測信號Sd和輸出校正的檢測信號Sd到鑑別電路402。即使在檢測信號Sd中包含很多噪聲，通過αe累加上預定數量的定時信號產生校正值E，結果該噪聲的影響減少了。
權利要求
1.一種解調電路，用於解調從接收的多值數字調製波中檢測的檢測信號(Sd)為數位訊號，其特徵在於用於平均該檢測信號的幅度以產生一個平均幅度值的平均裝置；用於使用該平均幅度值作為參考電平產生至少一個鑑別電平的鑑別電平發生裝置；和用於將檢測信號的幅度與該至少一個鑑別電平比較以再生該數位訊號的鑑別裝置。
2.根據權利要求1的解調電路，其中接收的多值數字調製波包括多個幀，每幀具有預定的時間間隔。
3.根據權利要求2的解調電路，其中任何幀包括已調的第一信號部分，使得檢測信號的幅度可在兩個電平之間交替地變化，每個電平具有偏離預定的定時信號中檢測信號的最大幅度中心電平的預定電平差。
4.根據權利要求3的解調電路，其特徵在於檢測裝置，用於檢測從鑑別裝置再生的該數位訊號來的幀的第一信號部分；和選擇裝置，用於當第一信號部分由檢測裝置檢測為該平均幅度值時選擇該平均裝置的輸出信號。
5.根據權利要求3的解調電路，其中第一信號部分包括以該幀格式的一個前置碼。
6.根據權利要求1-4中的任一個權利要求的解調電路，其特徵在於用於整形檢測信號的波形整形電裝置使用該平均幅度值作為參考電平。
7.根據權利要求1-4中的任一個權利要求的解調電路，其中鑑別電平產生裝置的特徵在於用於存儲平均幅度值的第一存儲裝置；用於存儲相應於檢測信號的理想開口(aperture)的鑑別電平差；和根據該鑑別電平差和平均幅度值估計多個鑑別電平的計算裝置。
8.根據權利要求7的解調電路，其特徵在於理想值產生裝置，根據該鑑別電平差和平均幅度值產生多個檢測信號的理想幅度值；差錯檢測裝置，根據該理想幅度值檢測檢測信號的幅度差錯；累加加法裝置，以一個預定的間隔累加幅度差錯；和校正裝置，使用累加加法裝置的結果值校正檢測信號，以該校正裝置校正的檢測信號被傳送到鑑別裝置。
全文摘要
一種解調電路包括一個平均電路，一個鑑別電平發生器和一個鑑別電路。平均電路從一個檢測器接收檢測的信號和產生檢測信號的平均幅度值。鑑別電平發生器使用平均幅度值作為參考電平產生碼鑑別電平。鑑別電路通過將檢測的信號與這些鑑別電平比較從檢測的信號中再生一個接收的原始數位訊號。接收的信號最好包括包含一個前置碼的幀格式，該前置碼是已調製的，使得檢測信號可在其最高與最低電平間變化。
文檔編號H04L25/06GK1117232SQ94113078
公開日1996年2月21日 申請日期1994年11月30日 優先權日1993年11月30日
發明者近藤壽 申請人:日本電氣株式會社