专利名称：检测数据存在的方法和接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测数据信号存在的方法和接收机。典型情况下，这样一种接收机是一种供如自动水位计量那样的应用使用的遥测模块的接收机部分。
如果该无线电单元在检测数据方面不可靠，那末首先存在虚警的概率(P(虚警)或简短表示为P(fa))，被定义为甚至只有噪声存在时的数据存在检测器“检出”信号的概率，和其次存在漏报概率(P(虚假解除)或简短表示为P(fd))，被定义为数据存在检测器抛弃一个良好信号并把它当作噪声的概率。P(fd)是比较关键的参数，因为每次数据漏报将使一个分组完全丢失。典型的系统要求是p(fa)≤1％和p(fd)≤0.1％。
依据本发明的第一方面，在此提供一种检测数字调制数据信号存在的方法，该方法包括将数字调制信号差分解码成包括每位n个样本的过采样复信号，组成相继的m个样本的组的行进和，其中m小于n，导出这些相继行进和的绝对值，对该绝对值加权，并通过将该加权绝对值与阈值水平相比较来确定数据的存在。
依据本发明的第二方面，在此提供一种接收机，包括用于接收数字调制信号的装置，用于将该数字调制信号组成过采样的，差分解码的包括每位n个样本流的复信号的装置，用于组成相继的m样本组的行进和的装置，其中m小于n，用于对相继的行进和导出绝对值的装置，用于对该各个绝对值加权的加权装置，用于将该加权的绝对值与阈值水平作比较并提供在接收到的信号中数据存在的输出指示的比较器。
本发明是基于一种机制，包括将输入信号的绝对值逐个样本地相加，直到达到固定的阈值或超时时刻已过为止。在第一种情况下，我们可以确信信号是存在的，在第二种情况下，我们可以肯定信号不存在。在该基本机制的一种改进方案中，当与其他的样本组合时对以前的样本的随时间变化和它们的值作某些考虑。因此，单个样本未被考虑，而考虑集合在一起的样本组。
在数据信号是2-FSK信号的情况下，将行进和是由包含在虚星座中的差分解码的样本组成。选择虚星座的优点是与一种其中将I和Q信号的平方和与阈值值作比较的已知技术相对比，获得了较快的结果。
图2示出2-FSK解调数据的星座，和图3示出存在信号和噪声的计数器值的统计分布，一起示出有分配给每个组或窗的加权值Wi的指示；横座标表示计数器值，纵座标表示发生的次数。
实施本发明的模式示于
图1中的接收机可以是一个独立的接收机或者是内藏在遥测模块中的发送接收机的接收机部分。为了方便起见，两种方案将作为一个接收机进行描述。
接收机依据一种节省电池的协议工作，从而它被从睡眠模式周期性地唤醒，其中只有那些对于维持接收机功能必不可少的接收机部件在其睡眠状态中被激励。
天线10被耦合到信号分离器12，对混频器16，17的第一输入14，15提供输入信号。本地振荡器18被耦合到混频器16的第二输入20，并通过正交相移器22耦合到混频器17的第二输入21。本地振荡器18的频率被这样选择，将在天线10上接收到的信号往下转换为零IF或低IF。从混频器16的输出被指定为同相信号I(t)，从混频器17的输出被指定为正交相位信号Q(t)。
同相和正交相位信号I(t)和Q(t)被分别在低通滤波器24，25和模数转换器(ADC)26，27中滤波和数字化。
ADC 26，27对信号I(t)和Q(t)过采样，样本被施加到差分解码器28。例如，如果数据速率是150位/秒，采样频率是76.8KHz，则过采样速率为每位512样本。差分解码器28是一种已知的设计并包括一个复信号组合器30，具有第一输出，藉助于延时级31和复共轭级32连到乘法器34的第一输入，和被直接连到乘法器34的第二输入的第二输出。乘法器34的输出被施加到复实和虚级36，提供均处于过采样位速率上的实输出Re和虚输出Im。
参考片刻图2，数据存在指示器电路DPI(图1)的主要目的是将信号与噪声区分开。为了使DPI电路在2-FSK调制传输的情况下更有效，使用在指望用于调制数字信号的星座上可用的信息。正如图2中所示，解码信号的星座完全在虚分支Im上。因此，对在实信道Re上注册的，类似于纯噪声的数据整合在涉及2-FSK的范围内是无益的。忽略来自实信道的贡献，对于已知的方法来说，检测过程的速度是增加的。对于多电平调制方案，包括来自实(Re)和虚(Im)输出的贡献将是必要的。
反回参考图1，过采样虚输出Im被供给一个数据存在指示器电路DPI。样本被供给一个行进和计数器38，其输出被连到一个常开开关40。计数器42计数32个样本，并在第32个计数时产生一个输出，首先供给开关40的控制输入44，使其闭合，将行进和的计数传送给一个绝对值级48，其次供给计数器38的复位输入46，使计数复位为零。来自级48的绝对值计数Xi被供给比较器50和乘法级52，在其中被乘以加权值Wi。
四个阈值值tr1到tr4被供给比较器50的各个输入，对于以下条件分别具有五个输出xi＞tr1；tr2＜xi＜tr1；tr3＜xi＜tr2；tr4＜xi＜tr3和xi＜tr4。加权值选择级54具有连到比较器50五个输出中每一个的输入并选择一个加权值Wi，对五个输出中哪个有效作出响应。
乘积S＝xi*Wi被供给另一个比较器56，在其中与由阈值级58提供的阈值值作比较。如果阈值被超过，则在比较器56的输出60将传送数据存在信号，在这种情况下接收机将保持在唤醒状态。如果阈值未被超过，数据存在指示器DPI将超时，接收机在它的唤醒周期到期以前回复到睡眠模式。
参考图3，该图示出在32个样本计数以后来自计数器28的行进和计数值的时间关系。计数将在0和32之间变化。噪声计数的分布，也就是，只在空中存在噪声情况下的计数用虚线表示，粗黑线表示信号计数的分布。
预先知道在信号情况下计数器38的预期值将与在噪声情况下的预期计数非常不同(通常是较高)。这种信息被用于依据分配给它们的可信度帮助对不同测量结果加权。
作为一种一般情况的例子，数据被以这样一种方式过采样，其典型的数据周期将是n个样本长，该数据周期被分成m个相继样本的组或窗，m＜n。在本例中每位n＝512样本和m＝32样本。在图1中所示的实施方案中，每个m样本的窗被认为与前面的和后继的窗无关。这样允许一种短时间过程的分布。对于每组m样本的计数器值将在o和m之间。这个数字被依据图3中所述的时间图中的数据分布加权。在图3中得到相关值在32内大于15，这将给出高概率，这应该是信号而不是噪声。因此，这个信息可被加权，高于来自计数器值为10的信息。因而在图1中的tr1到tr4的值规定计数器值中各个断点，加权值W1到W5(图3)被依据所选的可信度分配给各个段。
除了刚刚描述过的方法外可以采用其他的加权方法。作为一种通常的规则，加权Wi＝f(相关值)，在其中函数可以是任何适当的线性或非线性函数，被适当地依据在预先规定的条件，如只有噪声或不同的信号功率水平之下，计数器值分布的知识进行设计。
加权方法不需要要求计数器值与阈值值相比较。如果计数的分布是高斯分布，则可从下式确定加权值W(x)=e(_x-m)2/2σ22πσ2]]>其中x是绝对值计数器值和σ是方差。
在另一种变式中，加权可以是一种平方关系，W(x)＝x2，其中x是绝对值计数器值。
作为对计数器值加权的结果，与根据获得正交分量的平方和，并将它与阈值值作比较的已知技术相比，数据存在指示器的操作是比较快的，它的可靠性是高的。因为这种方法比较快，大大增强节省电池的功能。
数据存在指示器DPI可以选择包括一个功率水平估值器62。
被连到乘法级52输出的功率水平估值器62可被作为一个滑动平均级实施。有效时间越长，所得到的估值的质量越高。例如，通过在相应于2到3个检测周期的一个周期上平均可以获得1dB的分辨率。较低水平的估值器本身将是一个计数器的输出，它具有与数据质量有关的可变斜率。斜升的斜率越快，信号功率越高。计数器值的简单平均将给出输入功率的精确估值。
虽然已参考2-FSK调制作描述了本发明的实施方案，本发明的讲授内容可应用到较高等级的调制上，在这种情况下，DPI必须既使用实输出Re又使用虚输出Im。
在本说明书和权利要求书中，在一个部件前面的词“一个”并不排斥存在多个这样的部件。进一步，词“包括”并不排斥存在不是所列举的其他部件或步骤。
通过阅读本公开内容，其他的修改对本领域的技术人员将是显然的。这样的修改可以包含在具有数据存在指示器级和其组分部件的接收机的设计，制造和使用中已知的其他特性，可被替代或者添加已经在此描述过的特征。
工业适用性用于通信设备等的数据信号检测。
权利要求
1.一种检测数字调制数据信号存在的方法，该方法包括将该数字调制信号差分解码成包含每位n样本的过采样复信号，组成m个样本的相继组的行进和，其中m小于n，对这些相继的行进和导出绝对值，对该绝对值加权，并通过将该加权的绝对值与阈值水平相比较确定数据的存在。
2.如权利要求1的方法，其特征在于通过将该绝对值与多个不同幅度的阈值相比较来对该绝对值加权，在相继幅度的阈值之间的差包括一个具有分配给它的加权值的窗；其中该加权的绝对值是该绝对值和所确定的加权值的乘积。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于从该绝对值和它的相关加权值的乘积估计功率水平。
4.如权利要求1或2的方法，其中该数字调制信号包括2-FSK信号，其特征在于将包含差分解码的虚值的星座用于形成该行进和。
5.一种接收机，包括用于接收数字调制信号的装置，用于将该数字调制信号组成过采样的，差分解码的，包括每位n样本流的复信号的装置，用于组成相继的m样本组的行进和的装置，其中m小于n，用于对相继的行进和得出绝对值的装置，用于对该各个绝对值加权的加权装置，和用于将该加权绝对值与阈值作比较并提供在接收到的信号中数据存在的一种输出指示的装置。
6.如权利要求5的接收机，其特征在于该加权装置包括用于将该得到的绝对值与多个阈值作比较的比较装置和根据该比较结果选择加权值的装置，在其中提供乘法装置，用于形成作为各个绝对值和它的相关的加权值的乘积的该加权绝对值。
7.如权利要求5或6的接收机，其特征在于被连到乘法装置的输出的功率水平估值器。
8.如权利要求5或6的接收机，作为一种集成电路制造。
9.一种包括如权利要求5到8的任一项的接收机的遥测模块。
全文摘要
一种用于检测数字调制数据信号存在的方法和接收机,在其中将该接收机周期性地激励以便检测信号的存在。将该接收到的信号/噪声利用正交频率转换级(116、17、18)转换成复信号,在差分解码(28)以后每个所发送的位包含n个样本。获得相继的m样本组的行进和,其中m<n,导出每个组的绝对值(xi)。通过将每个绝对值与预先确定的预期值的统计量作比较选取加权值(Wi),将所选得的加权值乘以相关的绝对值以产生乘积(S)。将该乘积在比较器(56)中与阈值值(58)作比较,得到在该接收信号中数据存在的指示。如果该指示是否定的,将接收机断电以节省功率。
文档编号H04B1/16GK1364372SQ01800466
公开日2002年8月14日 申请日期2001年2月5日 优先权日2000年3月9日
发明者D·G·波尔齐诺 申请人:皇家菲利浦电子有限公司