專利名稱：Fsk解調(diào)器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通信設備，具體涉及一種無線通信系統(tǒng)中的解調(diào)器。
背景技術：
目前，F(xiàn)SK (Frequency-Shift keying)頻移鍵控解調(diào)器有很多種方法實現(xiàn)，最早期 的FSK解調(diào)器采用鎖相環(huán)PLL方式實現(xiàn)，包括模擬PLL或者數(shù)字PLL。這類解調(diào)器直接在中 頻對信號進行處理，有諸多缺點，比如不適合高速數(shù)據(jù)速率的應用，功耗高并且面積大。后來FSK解調(diào)器逐步使用數(shù)字信號處理的方式實現(xiàn)，通常在將單路射頻信號數(shù)字 化后，使用兩個帶通濾波器，濾波器中心頻率分別對應符號0和符號1的調(diào)制頻率，這樣兩 個帶通濾波器需要使用高階的IIR(無線沖激響應)濾波器，實現(xiàn)需要面積較大的乘法器。最新的FSK解調(diào)器大都使用幅度到相位轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換要么通過一個需要乘法 的公式實現(xiàn)，要么使用坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機(CoordinateRotation Digital Computer) CORDIC旋轉(zhuǎn)方式，由于這種方法需要兩路輸入，所以通常需要兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，也有人 使用一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC時分復用的方法來節(jié)省面積，但是要求數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC工作頻率 提高一倍，這樣對于現(xiàn)代的高速應用，要么是功耗過大，要么是成本太高。有一種成本更低的FSK解調(diào)器，使用過零點檢測，這類解調(diào)器僅僅適合非常低速 率的應用，而且性能遠遠低于理論解調(diào)性能。如圖1所示，目前，現(xiàn)有產(chǎn)品包括兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換器(數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC)，兩路射頻信 號濾波器、一個向量旋轉(zhuǎn)器、一個差分器、一個基帶信號濾波器。現(xiàn)有產(chǎn)品的一個主要問題是需要兩路射頻信號輸入I/Q，這就需要兩個工作在高 頻采樣頻率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC。通常高頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC面積和功耗都很大，造成整個解調(diào) 器的成本很高。現(xiàn)有產(chǎn)品的另外一個問題是為了避免數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC以及前端低頻噪聲對最終 解調(diào)結果的影響，射頻濾波器輸入信號通常不是基帶信號，而是有一定的中頻，這樣就要求 射頻濾波器工作帶寬更寬，工作頻率更高，結果導致解調(diào)器功耗很大，成本很高?，F(xiàn)有產(chǎn)品的還有一個問題是需要向量旋轉(zhuǎn)器根據(jù)兩路輸入向量信號的幅度來計 算角度，這通常使用CORDIC算法實現(xiàn)。盡管CORDIC算法已經(jīng)有效的簡單了計算方法，并減 小了對芯片面積的需求，但是仍然需要多個加減單元和控制單元。現(xiàn)有產(chǎn)品的還有一個問題是向量旋轉(zhuǎn)器的輸出精度和輸入信號的幅度相關，當輸 入信號幅度偏小，可能造成旋轉(zhuǎn)器很多周期在空轉(zhuǎn)，有效轉(zhuǎn)數(shù)減小。這樣大部分設計中都會 將射頻濾波器輸出放大，以讓向量旋轉(zhuǎn)器在最小信號幅度下也能滿足性能要求，這會導致 芯片成本的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種FSK解調(diào)器，它可以有效的減小芯片面積 和功耗，降低成本。
為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供了一種FSK解調(diào)器；包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將射頻前端信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；下變頻器，其與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，使用一個本地振蕩器產(chǎn)生正交兩路混頻信號， 分別和輸入信號相乘后得到兩路零中頻射頻信號；兩路射頻濾波器，其與下變頻器相連接，對零中頻射頻信號進行濾波，過濾掉帶外 轉(zhuǎn)化噪聲，同時將混頻后信號中的高頻乘積分量過濾掉；自適應查找表，其與兩路射頻濾波器相連接，對輸入的兩路信號的幅度進行分析， 如果任何一路信號幅度超出表的尋址空間，則進行幅度自適應縮小，然后根據(jù)兩路信號的 大小查表，輸出向量對應的角度。本發(fā)明的有益效果在于提供了一種成本較低的FSK解調(diào)器，該解調(diào)器無需兩路 數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，可以有效的減小芯片面積和功耗。并且本發(fā)明將信號下變頻到基帶，以降 低對射頻濾波器的要求，降低射頻濾波器的功耗和占用的芯片面積。本發(fā)明將向量旋轉(zhuǎn)器 替換為低成本的自適應查找表。查找表由于無需旋轉(zhuǎn)，降低了系統(tǒng)的計算功耗，省卻了計算 單元的面積，而且無需為了適應小信號而放大前端輸出。同時將輸入向量幅度根據(jù)查找表 的尋址空間大小進行自適應縮小，這樣即使前端信號很大也無需將查找表擴大。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是現(xiàn)有FSK解調(diào)器示意圖；圖2是本發(fā)明實施例所述的FSK解調(diào)器示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種成本較低的FSK解調(diào)器，該解調(diào)器無需兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，可 以有效的減小芯片面積和功耗。并且本發(fā)明將信號下變頻到基帶，以降低對射頻濾波器的 要求，降低射頻濾波器的功耗和占用的芯片面積。本發(fā)明將向量旋轉(zhuǎn)器替換為低成本的自 適應查找表。查找表由于無需旋轉(zhuǎn)，降低了系統(tǒng)的計算功耗，省卻了計算單元的面積，而且 無需為了適應小信號而放大前端輸出。同時將輸入向量幅度根據(jù)查找表的尋址空間大小進 行自適應縮小，這樣即使前端信號很大也無需將查找表擴大。如圖2所示，本發(fā)明的主要部件包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC、一個下變頻器、兩個射 頻濾波器、一個自適應查找表、一個差分器以及一個基帶信號濾波器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC將射頻前端信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通常數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC輸入信號 已經(jīng)完成鄰道濾波和鏡像抑制。下變頻器使用一個本地振蕩器產(chǎn)生正交兩路混頻信號，分別和輸入信號相乘后得 到兩路零中頻射頻信號。射頻濾波器對零中頻射頻信號進行濾波，不僅過濾掉帶外轉(zhuǎn)化噪聲，也同時將混 頻后信號中的高頻乘積分量過濾掉。自適應查找表首先對輸入的兩路信號的幅度進行分析，如果任何一路信號幅度超 出表的尋址空間，則進行幅度自適應縮小。然后根據(jù)兩路信號的大小查表，輸出向量對應的 角度。
差分器對輸入信號進行差分運算，將角度轉(zhuǎn)為頻率。后續(xù)的基帶信號濾波器對差 分器輸出進行平滑濾波，得到最終的解調(diào)輸出。本發(fā)明中數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC輸入為射頻前端信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC的輸出進入下變頻器。下變頻器的正交兩路輸出分別連接到兩個射頻濾波器。后者的輸出連接到自適用 查找表的輸入。自適應查找表的輸出連接到差分器，后者的輸出送給基帶信號濾波器?；鶐盘枮V波器最終輸出解調(diào)結果。數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC將射頻前端的FSK調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，此時的FSK調(diào)制信 號有一個中頻，這里將中頻頻率設計為數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC采樣率的1/8。下變頻器產(chǎn)生兩路正交的本振信號，然后使用兩路本振信號分別和輸入信號相 乘，得到兩路零中頻調(diào)制信號。由于中中頻頻率為采樣率的1/8，所以本振信號僅僅使用一 個周期為8的固定的序列就可以描述，兩路正交的本振信號對應的一個周期序列如下I 路本振
Q 路本振[1 0.7071 0 -0.7071 _1 -0.7071 0 0.7071]很顯然，本振信號和輸入信號相乘時，其中的0、1、-1就是簡單的選擇和取反，而 X*0. 707可以使用X/2+X/4+X/16來近似實現(xiàn)，后者就是簡單的移位和相加，無需乘法。在得到零中頻信號后，射頻濾波器對該信號進行濾波器，為了降低成本，濾波器采 用1個或者多個全1系數(shù)FIR(有限沖激響應)濾波器級聯(lián)的方式實現(xiàn)。首先全1系數(shù)濾 波器無需乘法，實現(xiàn)成本低，并且級聯(lián)的方式使得濾波器很容易配置，對于不同的應用，可 將濾波器配置為不同的級聯(lián)方式，比如單級適合通信環(huán)境比較好的情況，而多級適合更遠 距離的通信需求。自適應查找表對濾波后的信號首先進行幅度自適應。如果其中一路信號的幅度超 出查找表的尋址空間，則進行幅度壓縮，壓縮比例始終為2的整數(shù)倍，以保證壓縮僅僅通過 移位就能實現(xiàn)。比如I、Q兩路信號的值分別為30和14，而查找表尋址最大值為15，則將I、 Q信號幅度壓縮2倍到15和7。自適應幅度處理后的信號用于對查找表進行尋址，目的是實現(xiàn)正交信號幅度到對 應角度的轉(zhuǎn)換，由于角度在四個象限有著簡單的對應關系，所以查找表只需一個象限就可。 比如查找表整個大小為16X16，角度使用8位數(shù)字進行轉(zhuǎn)化。最終角度要根據(jù)查找表輸出以 及信號的符號進行后處理。后續(xù)的差分器就是簡單的減法。而基帶信號濾波器如同射頻濾波器的設計，完全 使用全1系數(shù)HR濾波器級聯(lián)，以用最低的成本實現(xiàn)期望的性能，同時讓設計可容易配置于 不同的應用需求。本發(fā)明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在于為了描 述和說明本發(fā)明涉及的技術方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為 落入本發(fā)明的保護范圍。以上的具體實施方式
用來揭示本發(fā)明的最佳實施方法，以使得本 領域的普通技術人員能夠應用本發(fā)明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發(fā)明的 目的。
權利要求
1.一種FSK解調(diào)器；其特征在于，包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將射頻前端信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；下變頻器，其與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，使用一個本地振蕩器產(chǎn)生正交兩路混頻信號，分別 和輸入信號相乘后得到兩路零中頻射頻信號；兩路射頻濾波器，其與下變頻器相連接，對零中頻射頻信號進行濾波，過濾掉帶外轉(zhuǎn)化 噪聲，同時將混頻后信號中的高頻乘積分量過濾掉；自適應查找表，其與兩路射頻濾波器相連接，對輸入的兩路信號的幅度進行分析，如果 任何一路信號幅度超出表的尋址空間，則進行幅度自適應縮小，然后根據(jù)兩路信號的大小 查表，輸出向量對應的角度。
2.如權利要求1所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，還包括差分器，其與自適應查找表 相連接，對輸入信號進行差分運算，將角度轉(zhuǎn)為頻率。
3.如權利要求2所述的R5K解調(diào)器；其特征在于，還包括基帶信號濾波器，其與差分 器相連接，對差分器輸出進行平滑濾波，得到最終的解調(diào)輸出。
4.如權利要求3所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，所述差分器進行減法運算；基帶信號 濾波器為一個或者多個全1系數(shù)有限沖激響應FIR濾波器單級或多級級聯(lián)而成。
5.如權利要求1所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC將射頻前端的 FSK調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，此時的FSK調(diào)制信號有一個中頻，中頻頻率為數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ADC采樣率的1/8。
6.如權利要求5所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，本地振蕩器產(chǎn)生的正交本振信號為 一個周期為8的固定的序列。
7.如權利要求1所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，所述對零中頻射頻信號進行濾波的 射頻濾波器為一個或者多個全1系數(shù)有限沖激響應FIR濾波器級聯(lián)而成。
8.如權利要求7所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，所述射頻濾波器為單級或多級級聯(lián)。
9.如權利要求1所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，所述自適應查找表對濾波后的信號 首先進行幅度自適應，如果其中一路信號的幅度超出查找表的尋址空間，則進行幅度壓縮， 壓縮比例始終為2的整數(shù)倍。
10.如權利要求1所述的FSK解調(diào)器；其特征在于，所述自適應幅度處理后的信號用于 對查找表進行尋址，實現(xiàn)正交信號幅度到對應角度的轉(zhuǎn)換，查找表只需查一個象限，最終角 度根據(jù)查找表輸出以及信號的符號進行處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種FSK解調(diào)器；包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將射頻前端信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；下變頻器，其與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，使用一個本地振蕩器產(chǎn)生正交兩路混頻信號，分別和輸入信號相乘后得到兩路零中頻射頻信號；兩路射頻濾波器，其與下變頻器相連接，對零中頻射頻信號進行濾波，過濾掉帶外轉(zhuǎn)化噪聲，同時將混頻后信號中的高頻乘積分量過濾掉；自適應查找表，其與兩路射頻濾波器相連接，對輸入的兩路信號的幅度進行分析，如果任何一路信號幅度超出表的尋址空間，則進行幅度自適應縮小，然后根據(jù)兩路信號的大小查表，輸出向量對應的角度。本發(fā)明提供了一種成本較低的FSK解調(diào)器，可以有效的減小芯片面積和功耗。
文檔編號H04L27/14GK102045283SQ20091020160
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權日2009年10月10日
發(fā)明者俞曹剛, 王衛(wèi)鋒 申請人:博通集成電路(上海)有限公司