無線信號接收裝置的噪聲消除方法

2023-05-04 01:56:46 1

專利名稱：無線信號接收裝置的噪聲消除方法
技術領域：
本發明涉及一種噪聲消除方法，特別是涉及一種應用於以通用串行傳輸總線與計算機連接的計算機外圍外圍裝置中的無線信號接收裝置中的噪聲消除方法。
背景技術：
通用串行總線(Universal Series Bus，USB)，或稱為通用串行埠，在1995年由Compaq、迪吉多、IBM、Intel、Microsoft、NEC及北方電訊等七家組成的USBIF(USB Implement Forum)所共同提出的標準，目前的規格為高傳輸頻寬的USBv2.0版。
USB的推出主要是為了解決計算機系統中混亂的連接接口，因此整合硬體的外接接口而達到簡單易用為制定USB的主要目的。目前幾乎所有的計算機接口設備，例如滑鼠、鍵盤、印表機或者是掃瞄機等等，均已採用USB作為與計算機溝通的接口。
為了解決滑鼠或鍵盤等外圍裝置線路紊亂的問題，已知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信號發射裝置，並相對應配置射頻信號接收裝置，且射頻信號接收裝置以USB接口連接至計算機系統。當使用者按下鍵盤的時候，射頻信號發射裝置即傳送信息封包，並由接收裝置接收，由計算機作相對應的操作。
以射頻信號傳送數據封包，可能受到外界環境的影響或幹擾，而破壞了數據封包的完整性。如圖1所示，上半部分為所傳送的數據字節，下半部分為受到幹擾之後的信號。目前消除或更正噪聲比特的功能多半以硬體的方式交由通用串行總線的晶片完成，由於採樣周期太長，當噪聲發生時往往無法以採樣的方式過濾噪聲，因此能通過認證的產品實在少數。
此外，舉例來說，在數據比特為1時，該數據比特的時間寬度固定為T，採樣周期為T/8，則每一數據比特可含有八個採樣比特。如果其中一個採樣比特被破壞或受到幹擾，則該數據比特則被判定成無效比特，因此，整個數據封包就會被誤判。當發生誤判數據封包的時候，使用者就必須重新操作以再次發送串行數據，這將造成相當大的不便。

發明內容
鑑於以上的問題，本發明的主要目的在於提供一種無線信號接收裝置的噪聲消除方法，可在接收載有串行數據的射頻信號時，判斷信號是否有損毀，並將損毀的信號修正。
為達到上述目的，本發明所揭露的無線信號接收裝置的噪聲消除方法，在一串採樣比特為n的數據中含有若干個噪聲比特，則根據這若干個噪聲比特的前後位的電平，將若干個噪聲比特過濾並轉換成與前後位相同的電平。接著記錄具有相同電平的採樣比特數目，並換算為接收的數據比特的寬度。由於數字傳輸的比特寬度易受周遭環境幹擾而忽長忽短，可由此所記錄的數值判斷接收的比特寬度是否落在容許誤差範圍內，並可過濾過短或過長的錯誤比特。
因此本發明所揭露的無線信號接收裝置的噪聲消除方法，可修正被破壞的數據比特，並且可判斷數據比特的寬度是否符合所要求的寬度。可避免計算機外圍裝置在傳送串行數據時，因為數據的損毀而誤判。
為了更進一步了解本發明的特徵及技術內容，下面結合附圖對本發明作詳細說明，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。


圖1為含有噪聲比特的串行數據的時序圖；圖2為本發明應用的無線信號接收裝置的系統結構圖；圖3為本發明所揭露的噪聲消除方法的方法流程圖；以及圖4為本發明所揭露的噪聲消除方法的狀態轉移圖。
具體實施例方式
以通用串行傳輸總線與計算機連接的計算機外圍裝置中的無線信號接收裝置作為本發明應用的實施例，該裝置的系統結構圖請參見圖2，包括三個主要模塊，分別為射頻信號接收模塊10、橋接處理模塊20、以及通用串行總線(USB)接口模塊30，橋接處理模塊20與射頻信號接收模塊10耦接，通用串行總線接口模塊30與橋接處理模塊20耦接，並通過USB數據傳輸線與計算機系統的USB連接埠連接，與計算機系統完成數據傳輸迴路，以將所接收到的封包數據傳送到計算機中。另外，通用串行總線接口模塊30還可連有LED顯示燈(圖中未示出)以顯示相關的信息，也可連接EEPROM(圖中未示出)，EEPROM用以儲存相關的操作軟體。
射頻信號接收模塊10上具有接收天線11，用以接收射頻信號，射頻信號接收模塊10主要用以接收計算機外圍裝置(例如滑鼠、鍵盤)所傳送的串行數據，串行數據以射頻信號方式傳送。
橋接處理模塊20主要執行三個操作，分別為控制射頻信號接收模塊10的開關狀態使其符合USB省電模式的操作電流，讀取射頻信號接收模塊10所接收的載有串行數據的射頻信號，修正所接收的射頻信號中的噪聲比特，最後將正確的串行數據以封包形式傳送給通用串行總線接口模塊30。並在接收到完整的數據封包時，傳送喚醒信號WkUp給USB接口模塊30。
橋接處理模塊20優選為集成電路(IC)，其必須至少具有監視周期計數器(watch dog timer)，且其操作電流需與USB裝置進入省電模式的操作電流相近，約略小於1mA，但遠小於通用串行總線接口模塊30的操作電流，使其在進入符合USB所規範的閒置模式時，仍可繼續操作。
通用串行總線接口(USB)模塊30，優選為集成電路(IC)，可為USB接口控制器，用以接收來自橋接處理模塊20的數據封包，並傳送給計算機系統。
為了使圖2中的無線信號接收裝置符合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，所有的模塊均開啟且正常地傳送與接收數據。第一閒置模式指的是通用串行總線接口模塊30進入閒置模式，第二閒置模式指的是橋接處理模塊進入閒置模式，而搜尋模式指的是於第二閒置模式時，經過一個監視周期後，橋接處理模塊開啟射頻信號接收模塊以搜尋是否有射頻信號存在。當上述USB接口模塊在忙碌狀態時，傳送忙碌信號Busy給橋接處理模塊20，以便橋接處理模塊20暫時將要傳送的數據封包儲存起來，當進入閒置模式時，傳送第一閒置信號UsbSleep給橋接處理模塊20，以使得橋接處理模塊20中的第二閒置計數器開始計數。
一般說來，短距離的信號傳輸中，信號受到幹擾的情形規定的相當嚴格，亦即對於傳送與接收裝置，其信號的準確度僅能有少數幾個比特被損毀。倘若接收的數據含有太多的損毀比特，則大多是屬於裝置本身的問題。而已知的接收裝置多半僅有一個USB晶片模塊處理所有的串行數據，因此，對於噪聲處理的運算相當的不足，若要將所有的噪聲消除，唯一的方法即是採用更高級的晶片模塊，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塊，即可完完全全改善已知無線信號接收裝置的諸多缺點。
本發明所揭露的噪聲消除方法，其流程圖請參閱圖3，本發明所揭露的方法可應用於如圖2所示的無線信號接收裝置中的橋接處理模塊中。與已知技術不同之處，在於本發明所揭露的方法由橋接處理模塊來完成，可以有效提高採樣頻率，減少已知技術因為使用通用串行總線晶片而導致採樣頻率不高的主要技術問題。
首先，接收新的採樣比特(步驟100)，並儲存該若干採樣比特中的第一採樣比特(步驟200)；接著，比較該若干採樣數據比特中每一採樣比特的電平，以判斷該新的採樣比特是否為噪聲比特(步驟300)。
步驟300中的判斷結果如果有噪聲比特，則修正噪聲比特的電平(步驟400)，以該若干採樣比特中第一採樣比特與最後一個採樣比特的電平為基準，修正該噪聲比特。
接著，計算已儲存的該第一採樣比特的電平相同個數(步驟500)，並以電平相同的該第一採樣比特個數的電平作為目前的電平(步驟600)。
確認目前採樣比特的電平後，計算前一電平的採樣比特個數以判定該個數是否符合數據比特的寬度(步驟700)，並整理符合數據比特寬度的採樣字節，當收集為完整數據封包時，由該通用串行總線傳送給該計算機系統(步驟800)。
以下以三個採樣比特為例，說明上述的步驟。首先在狀態機中有三個採樣比特，依序為第一採樣比特、第二採樣比特以及第三採樣比特，第三採樣比特為最新接收的採樣比特。在接收新的採樣比特後，原本的第一比特將會被儲存起來，第二採樣比特成為第一比特，第三比特成為第二比特，最新接收的比特則成為第三比特。儲存完畢之後，判斷上一個所接收的採樣比特，也就是目前狀態機中的第二採樣比特是否為噪聲比特。
判斷的方式是比較三個採樣比特的電平，在第一採樣比特與第三採樣比特的電平皆相同的前提之下，比較第二採樣比特的電平，若第二採樣比特的電平與第一以及第三採樣比特的電平不相同，則根據本發明所揭露的修正法則，表示第二採樣比特，也就是上一個所接收的採樣比特為噪聲比特。此時，便由無線信號接收裝置中的橋接處理模塊20將噪聲比特修正，亦即將第二採樣比特的電平修正成與第一以及第三採樣比特的電平相同。如果目前的第二採樣比特並不是噪聲比特，則繼續接收新的採樣比特。
當在狀態機中接收到三個同樣電平的採樣比特後，則可以據此判定目前的電平。並且，判斷前一電平相同的採樣比特數，以確認其採樣比特的寬度是否符合數據比特的寬度。如果寬度太大或太小，則表示所接收的數據被嚴重的幹擾或損毀，則放棄該數據。
本發明所揭露的噪聲消除方法的狀態轉移圖請參閱圖4，並配合說明如何確認目前所接收的採樣比特的電平。
本發明是以前後位的電平來判斷目前所接收的比特是否為噪聲，以三個採樣比特為例，說明如下。圖式中共有六個狀態，分別為000、001、011、111、110、以及100。由於以前後位的電平進行判斷，因此，若目前的狀態為001，接收到0採樣比特，則狀態機將變成010，根據本發明的修正規則，將被修正為000。同樣的，若目前的狀態為110，接收到1採樣比特，則狀態機將變成101，根據本發明的修正規則，被修正為111。因此在圖中並無010、101此兩種狀態。圖中的狀態轉移說明如下。
假設目前的狀態為000，若下一個採樣比特為0，則將000中的第一個採樣比特儲存起來，狀態仍然為000。若持續接收到0，則狀態將持續維持在000。圖示中0/0代表狀態轉移的情形，前面的0代表下一個接收的採樣比特0，後面的0代表000中的第一個採樣比特被儲存起來。
若目前所傳送的數據均為1時，則狀態的轉變依序為001、011、111。從011到111其數據比特的電平改變，亦即連續接收到三個同樣電平的採樣比特即可確認目前的電平。在狀態001時，若下一個比特為0，則狀態將變為010，根據噪聲判斷法則，數據比特1將被判定為噪聲比特，因此，010將被修正為000。
在狀態011時，若下一個數據比特為0，則狀態改變為110，且採樣比特的電平改變。
因此，若目前的狀態為000，若持續接收到1的數據比特，則狀態最後將變成111，由於連續接收到三個同樣電平的採樣比特，因此電壓的電平改變。
若目前的狀態為111，且持續接收到0的數據比特，因此，狀態改變依序為110、100、以及000。在狀態110時，若下一個比特為1，則代表0為噪聲比特，因此，將被修正為111。
在狀態100時，若接收到1，則回復到狀態001，電平狀態改變。在狀態110時，若接收到1，則狀態變為111，電平狀態不變。
因此，若目前的狀態為111，若持續接收到0的數據比特，則狀態最後將變成000，且電平改變。
根據以上的說明，若目前的狀態為000且連續接收到三個同樣電平的採樣比特，則狀態改變成111。若目前的狀態為111且連續接收到三個同樣電平的採樣比特，則狀態改變成000。
當連續接收到兩個為1以及一個為0的採樣比特時，此時狀態機的狀態為110，則電平改變。同樣的，當連續接收到兩個為0以及一個為1的採樣比特時，此時狀態機的狀態為001，則電平改變。
通過上述的噪聲消除方法，可修正被破壞的數據比特，並且可判斷數據比特的寬度是否符合所要求的寬度，從而避免計算機外圍裝置在傳送串行數據時，因為數據的損毀而誤判。
綜上所述，雖然本發明以前述的較佳實施例和詳細說明和附圖揭露如上，然而並非用以限定本發明，本發明的保護範圍應以權利要求書界定的範圍為準，本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的些許變動，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種噪聲比特的修正方法，應用於無線信號接收裝置中以修正若干採樣比特中的若干噪聲比特，該無線信號接收裝置用以接收計算機接口設備所傳送的串行數據，且該無線信號接收裝置以通用串行總線與計算機系統相連接以將該串行數據傳送給該計算機系統，其特徵在於，該方法包括下列步驟接收新的採樣比特，並儲存該若干採樣比特中的第一採樣比特；比較該若干採樣數據比特中每一採樣比特的電平，以判斷該新的採樣比特是否為噪聲比特；以及以該若干採樣比特中的第一採樣比特與最後一個採樣比特的電平為基準，修正該噪聲比特。
2.如權利要求1所述的噪聲比特的修正方法，其特徵在於，還包括下列步驟根據目前的採樣比特數判斷目前的電平；計算已儲存的該第一採樣比特的電平相同的個數；以及根據前一電平的採樣比特個數判定該個數是否符合數據比特的寬度，並整理符合數據比特寬度的採樣字節，當收集為完整數據封包時，由該通用串行總線傳送給該計算機系統。
3.如權利要求2所述的噪聲比特的修正方法，其特徵在於，該判斷目前電平的步驟中，是在接收到若干個相同電平的採樣比特後，將該若干個採樣比特的電平作為目前的電平。
4.如權利要求2所述的噪聲比特的修正方法，其特徵在於，該判斷目前電平的步驟中，當最後接收到的該採樣比特的電平與已接收的採樣比特的電平不同時，則以已接收到的採樣比特的電平作為目前的電平。
全文摘要
一種無線信號接收裝置的噪聲消除方法，在一串採樣比特為n的數據中若含有若干個噪聲比特，則根據這若干個噪聲比特的前後位的電平，修正若干個噪聲比特的電平並轉換成與前後位相同的電平，以達到消除噪聲的目的。本發明所揭露的無線信號接收裝置的噪聲消除方法，可修正被破壞的數據比特，並且可判斷數據比特的寬度是否符合所要求的寬度，以避免數據損毀時的誤判。
文檔編號H04B1/10GK1571285SQ0313282
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月21日 優先權日2003年7月21日
發明者郭錦誠 申請人:光寶科技股份有限公司