专利名称：移频键控接收器中执行位同步的法则的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种数字移频键控关联接收器(frequency shiftkeying correlation receiver)位同步的法则(algorithm)，且较特别的是，有关于一种使用具有一个位图案(bit pattern)的训练序列(trainingsequence)，在数字移频键控关联接收器中执行位同步(bitsynchronization)的法则。
背景技术：
随着无线技术对世界所带来的具大变化，涵盖广大范围成本的不同产品，已经被陆续发展出来，以满足客户的需求。因其高效能和著名的技术，移频键控(以下简称FSK)已经被广泛使用在无线系统中。在任何公知的FSK关联接收器中，都必须具有一种外部同步电路，以做为位同步之用。该外部同步电路包括多个逻辑、判断、和取样电路，所以制造成本高昂。公知技艺使用各种著名的同步方法，像是Early-Late门追踪回路(Early-Late Gate tracking loop)或是Mueller和Muller同步装置等等。然而，所有上述电路都相当复杂，使得整体电路片(die)尺寸和成本增加，因此无法适用于需要低制造成本和高效率的低成本无线装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种FSK关联接收器所用的法则，只需要使用一个简单电路，而不需要额外复杂的同步和计时复原电路，就可以提供位同步、时脉复原(clock recovery)、和计时复原(timing recovery)。这种用在FSK关联接收器中，提供位同步、时脉复原、和计时复原功能的法则，可以大量降低整体电路片尺寸和成本。
为达成上述和其它目的及与本发明目的保持一致，有关本发明的细节将在以下详细说明。本发明提供一种FSK接收器位同步法则，该法则的细节如下所述。首先会从传送器接收一个训练序列，该训练序列具有复数个位。接下来会根据训练序列位的峰值，决定在训练序列之后，由FSK接收器接收的下一位的起点。
每一位会被分为复数个点。根据在相关测试范围内位的点，可以决定峰值的大小。在一个可选择的实施例中，如果该位是“1”，则峰值就是在相关测试范围之内的一个最大值，而如果该位是“0”，则峰值就是在相关测试范围之内的一个最小值。
由FSK接收器所接收到的下一位的起点，是通过将该些峰值相加，将加总的总和除以位的个数，再加上一个偏压值(bias value)所决定。偏压值是根据训练序列的长度事先预定和设定的。在一个可选择的实施例中，偏压值是通过将在训练序列中所有位的点的个数相加，再将加总的总和，除以位的个数而决定和设定的。
为达成上述和其它目的及与本发明目的保持一致，有关本发明的细节将在以下详细说明。本发明提供一种用在FSK接收器中提供位同步的法则，该法则的细节如下所述。首先会从一个传送器接收一个具有复数个位的训练序列。再决定每一所接收到的该些位的相关测试范围内，每一所接收到位相对应的峰值。接下来会根据峰值，决定在训练序列之后，由FSK接收器接收的下一位的起点。
每一位会被分为复数个点。根据在相关测试范围内的位的该些点，可以决定峰值的大小。在另一个可选择的实施例中，如果该位是“1”，则峰值就是在相关测试范围之内的一个最大值，而如果该位是“0”，则峰值就是在相关测试范围之内的一个最小值。
由FSK接收器所接收到的下一位的起点，是通过将该些峰值相加，将加总的总和除以位的个数，再加上一个偏压值所决定。
偏压值是根据训练序列的长度事先预定和设定的。在一个可选择的实施例中，偏压值是通过将在训练序列中所有位的点的个数相加，再将加总的总和，除以位的个数而决定和设定的。
图1为根据本发明的一个较佳实施例，用在预定训练序列“101010101”的FSK关联接收器的一个数字比较器的输出。
图2为一个根据本发明的一个较佳实施例的一个数字FSK关联接收器的方框图。
212a～212d解调器
214a～214d积分器216a～216d开关218a～218d取样装置220a～220b加法器222数字比较器224决策单元具体实施方式
以下将参考所附绘图中的范例，详细说明本发明的实施例。在所有绘图中，对相同或是类似的零件，将尽量使用相同的参考号码。
本发明提供一种FSK关联接收器所用的法则，使用一个预定的训练序列，提供位同步、时脉复原、和计时复原的功能。具有本发明法则的基频解调器(baseband demodulator)，可以被应用在任何像是射频(RF)或是宽频(broadband)的无线系统中。该解调器只有包括像是具有几个缓存器和简单处理电路的一个简单电路，以相当低廉的成本，就可以达到适当的位同步功能。
FSK无线系统具有是一个传送器和一个接收器。传送器传送一个使用者所设定，可以是任何位个数的预定训练序列。数字FSK接收器接收该传送的训练序列，接下来通过比较理论值和实际值而决定位移(shifting)。本实施例使用一个八位长度的训练序列“101010101”，而且每个位会再被分成100个点。这些点可以用来精确地代表时间。为平衡成本和性能，八位长度的训练序列是较佳的选择。在一个可选择的实施例中，也可以使用较大的位长度，以达到更精确的目的，然而较前者而言，成本也会相对增加。
在本发明的实施例中，在从先前位决定位移之后，下一位的起点会被决定。因为使用的是八位的训练序列，所以所接收到资料的前八个位，会被用来做为位同步之用。这个训练序列可以精确地决定用来做为同步的第九个峰值的起点。因为每个位都有一个峰值，所以数字FSK接收器中解调器的数字比较器会将像是最小值和最大值的八个峰值输出。在训练序列中，“1”代表一个本地最大值(local maximum)，而“0”代表一个本地最小值(local minimum)。图1为根据本发明的一个较佳实施例，用在预定训练序列“101010101”的FSK关联接收器的一个数字比较器的输出。在相关测试范围之内的每个位都会有一个本地最大值或本地最小值。因为对应于训练序列的第一个位“1”，所以第一个峰值是X1。为了使每个位可以用100来增量，所以每个本地最大值或本地最小值都应该落在从51到150的指定范围之内。图1中接下来的七个峰值X2、X3、X4、X5、X6、X7、和X8，分别代表在第一个位“1”之后的其它七个位“101010101”。
然而因为附加白色高斯噪声(white Gaussian noise，AWGN)或是在所有无线装置中都会存在的其它噪声，相对应峰值的本地最大值和本地最小值，都会从其标称值(nominal value)移位几个点。因此，如何判定在做为位同步的系统中所发生的位移数量是相当重要的工作。计算相对应于训练序列每个位位移数量的工作，被应用在本发明FSK关联接收器中所用的位同步的法则中。
虽然影响每个位像是AWGN的噪声并不相同，但是整体的影像却可以被平均，以达到位同步的目标。根据训练序列的架构，会在特定位的一个指定测试范围之内，测试本地最大值或本地最小值。举例来说，对训练序列“101010101”而言，第一个“1”的测试是在从51到150的测试范围之内的一个本地最大值测试，该测试范围涵盖在具有100个点的一个测试范围的标称值100上的第一个位。第二个“0”的测试是在从151到250的测试范围之内的一个本地最小值测试。因为可以从任何指定测试范围中的训练序列得知本地最大值或最小值的测试，所以在计算真实的本地最大值和最小值中的误差可以被消除。值得注意的是，为了计算精确的本地最小值和最大值，每一个单一的点都会被比较，以用来决定在指定范围之内的本地最大值和最小值。此外，所得到的本地最大值和最小值，会被四舍五入以得到适当的点。
一个特定位确定的起点，举例来说，像是第九个位，是通过将先前得到的数值相加，再将加总的总和除以使用数值的个数而定的。举例来说，在如图2所示的实施例中，X1＝98，X2＝202，X3＝297，X4＝404，X5＝500，X6＝610，X7＝703，和X8＝802。相对应于训练序列位峰值加总的总和是98+202+297+404+500+610+703+802。再将加总的总和除以使用数值的个数，也就是将加总的总和除以8。接下来，再将一个偏压值加到计算的结果，也就是(98+202+297+404+500+610+703+802)/8+450＝902。如果结果不是整数，则必须根据一般的四舍五入方法，将结果四舍五入，以得到最接近的整数。偏压值是通过将没有噪声位的标称值相加，再将加总的总和除以在训练序列中使用位的个数而计算出的。因此，偏压值可以根据训练序列的长度，被事先预定和设定。在这个实施例中，(100+200+300+400+500+600+700+800)/8＝450。因此，通过使用本实施例的方法，可以精确地计算出下个位确定的起点。本方法的公式可以用“(X1+X2，...，Xn)/n+偏压值”代表，其中n代表位个数，而且偏压值可以根据训练序列的长度，被事先预定和设定。
如果想要改进位同步的精确度，可以将训练序列延伸，使其变成具有更多位的更长的训练序列。因为在两个位之间有更多的点，所以可以更精确地表示本地最大值和最小值。然而，如果训练序列的位长度增加，则所需的相对应处理能力也必须加强，因此相对的也会造成成本增加。如果训练序列的长度是无限大，则通过将所有的点取平均值再加上一个适当的偏压值，理论上可以得到完美的位同步。下述的大数弱法则(Weak Law of Large Number)可以证明这个事实。
假设X1，X2，...，Xn是具有平均值μ和变异数σ2的独立相等的随机分布变量，则对任何δ＞0，可得limn→∞Pr(|1nΣi=1nXi-μ|≥δ)=0]]>如果n够大，就可以精确地决定位边界(bit boundary)。
另一种可选择的方法是通过增加取样率，而增加这个法则的精确度。在这个实施例中，虽然一个位被分为100个点，但是位也可以被分为更多无限微小的点，以增加精确度。值得注意的是，增加训练序列位长度是相当有效的用来增加精确度的方法。然而，因为可以使用锁相回路(phase lock loop，PLL)来调整，所以增加取样率并不一定会增加成本。
请参照图2，其为一个根据本发明的一个较佳实施例的一个数字FSK关联接收器的方框图。接收器包括解调器212a，212b，212c，和212d、积分器(integrator)214a，214b，214c，和214d、开关216a，216b，216c，和216d、取样装置218a，218b，218c，和218d、加法器220a和220b、一个数字比较器222、和一个决策单元224。预定的训练序列与来自传送器的资料一起传送。FSK关联接收器接收该信号，并且将该信号乘以用来移动该信号相位的四个不同的频率，举例来说，所接收到的信号会通过解调器212a和21 2b，乘上sinω1t和cosω1t，通过解调器212c和212d，乘上sinω2t和cosω2t。该些信号接下来被分别送到相对应的积分器，像是214a，214b，214c，和214d，将其转换成一个数字信号。取样装置218a，218b，218c，和218d在每个单一的点上，同时取样四个信号，取样的结果接下来会被送到加法器220a和220b，最后再被送给数字比较器222。比较器222通过使用决策单元224，比较该些输入，并且以0或1的形式，输出一个终值(final value)。数字比较器222比较的最后结果可以表示该特定测试点是否就是一个最大值或最小值。此外，也可以使用一个模拟系统来实现FSK关联接收器。
通过使用本发明较佳实施例的方法来执行一个仿真实验，实验的结果显示平均误差为12.2。相反的，使用具有接收信号强度指数(Received Signal Strength Index，RSSI)和功率侦测器(Power Detector，PD)侦测的公知的限制器(limiter)的误差是22.5，相当高于本发明的结果。以下是该仿真的一些实验结果906，885，922，894，868，907，883，885，905，899，887，892，889，910与899。
具有本发明较佳实施例法则的FSK关联接收器，可以通过一个使用预定训练序列完成适当位同步的简单电路，以相当低廉的成本，执行位同步的功能。FSK关联接收器只用一个简单的电路，而不需要使用额外复杂的同步和计时复原电路，就可以具有位同步的功能。因此可以大量降低在FSK关联接收器中，提供位同步功能的装置成本和整体电路片尺寸。
权利要求
1.一种在一移频键控接收器中执行位同步的法则，其特征是，该法则包括从一传送器接收一训练序列，其中该训练序列具有复数个位；决定在每一所接收到的该些位的一相关测试范围内的每一该些所接收到位相对应的复数个峰值；以及根据该些峰值，决定在该训练序列之后，由该移频键控接收器所接收到的一下一位的一起点。
2.如权利要求1所述的法则，其特征是，每一该些位都被分为复数个点，而且该峰值是根据在该相对应测试范围内的该位的该些点所决定。
3.如权利要求2所述的法则，其特征是，如果该位是“1”，则该峰值是在该相对应测试范围内的一最大值。
4.如权利要求2所述的法则，其特征是，如果该位是“0”，则该峰值是在该相对应测试范围内的一最小值。
5.如权利要求1所述的法则，其特征是，该移频键控接收器所接收到的该下一位的该起点，是通过将该些峰值相加，再将该加总的总和除以该些位的个数，再加上一偏压值所决定。
6.如权利要求5所述的法则，其特征是，该偏压值是根据该训练序列的一长度，事先被预定和设定。
7.如权利要求5所述的法则，其特征是，该偏压值是通过将在该训练序列中的所有该些位的该些点的个数相加，再将该加总的总和除以该些位的个数而决定和设定。
8.一种移频键控接收器，使用如权利要求1所述的位同步法则。
9.一种在一移频键控接收器中执行位同步的法则，其特征是，该法则包括从一传送器接收一训练序列，其中该训练序列具有复数个位；以及根据该训练序列的该些位的复数个峰值，决定在该训练序列之后，由该移频键控接收器所接收到的一下一位的一起点。
10.如权利要求9所述的法则，其特征是，每一该些位都被分为复数个点，而且该峰值是根据在一相对应测试范围内的该位的该些点所决定。
11.如权利要求10所述的法则，其特征是，如果该位是“1”，则该峰值是在该相对应测试范围内的一最大值，而且如果该位是“0”，则该峰值是在该相对应测试范围内的一最小值。
12.如权利要求9所述的法则，其特征是，该移频键控接收器所接收到的该下一位的该起点，是通过将该些峰值相加，再将该加总的总和除以该些位的个数，再加上一偏压值所决定。
13.如权利要求12所述的法则，其特征是，该偏压值是根据该训练序列的一长度，事先被预定和设定。
14.如权利要求12所述的法则，其特征是，该偏压值是通过将在该训练序列中的所有该些位的该些点的个数相加，再将该加总的总和除以该些位的个数而决定和设定。
15.一种移频键控接收器，使用如权利要求9所述的位同步法则。
全文摘要
一种移频键控接收器中执行位同步的法则。首先会从一个传送器接收一个训练序列，该训练序列具有复数个位。接下来会根据训练序列位的峰值，决定在训练序列之后，由移频键控接收器接收的下一位的起点。
文档编号H04L7/04GK1518307SQ03138329
公开日2004年8月4日 申请日期2003年5月27日 优先权日2003年1月27日
发明者熊大为, 陈永隆 申请人:联咏科技股份有限公司