專利名稱：2dpsk解調(diào)電路與解調(diào)方法及無線信號接收機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植入式生物電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線數(shù)字通信技術(shù)的低復(fù)雜度、低功耗的一種2DPSK解調(diào)方法、解調(diào)電路及無線信號接收機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，調(diào)制與解調(diào)技術(shù)是必不可少的重要環(huán)節(jié)，其性能關(guān)系到整個通信系統(tǒng)性能的好壞。數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)以其良好的抗噪聲性能及優(yōu)秀的誤比特率性能，在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)小型化、數(shù)字化、大規(guī)模集成化的發(fā)展趨勢，市場對低復(fù)雜度、低功耗、低成本及良好誤比特率性能的通信系統(tǒng)的需求日益增長，如全國廣電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、衛(wèi)星通信、民用低費用通信、數(shù)字家庭小型醫(yī)療檢測通信設(shè)備以及無線植入式生物信號檢測等新興研究領(lǐng)域存在巨大的應(yīng)用潛力。近年來，植入式醫(yī)用檢測手段由于精度高、抗干擾性好等特點被越來越多地用于生物醫(yī)學(xué)信號的檢測中。傳統(tǒng)的植入式生物醫(yī)學(xué)用檢測設(shè)備將有線檢測探頭植入病人體內(nèi)進(jìn)行信號的傳遞，此類方法會給病人帶來恐懼，造成痛苦，而且被測人體的活動受限制。而新興的無線植入式生物醫(yī)學(xué)用檢測設(shè)備則可以將檢測探頭及檢測控制電路完全植入病人體內(nèi)，由醫(yī)生無線遙控體內(nèi)檢測裝置完成各項檢測操作。這種方式消除了病人的恐懼心里， 同時病人的活動限制也會得到很大的改善。然而，由于電源供給技術(shù)以及生物相容性的限制，要求植入病人體內(nèi)的檢測裝置既要高效率地完成無線控制信號的接收功能，又要盡可能地低功耗及占用體積小。因此，小型化、低能耗、低復(fù)雜度、低成本的無線通信系統(tǒng)和芯片的研究正在興起。本發(fā)明主要針對植入式醫(yī)用芯片、移動通信終端、電子儀器設(shè)備間通信互聯(lián)、民用消費電子、家庭小型醫(yī)療無線檢測等需要小型化、集成化、低復(fù)雜度、低功耗、低成本通信的應(yīng)用研究場合。相移鍵控(PSK)技術(shù)具有傳輸效率高、抗干擾能力強、誤比特率性能優(yōu)良等應(yīng)用優(yōu)勢。但目前已有的PSK信號解調(diào)技術(shù)以相干解調(diào)為主，包括平方環(huán)鎖相環(huán)解調(diào)方法與科斯塔斯環(huán)(C0STAQ解調(diào)方法。這兩種相關(guān)解調(diào)方法都需要獲得用于相干解調(diào)的同步時鐘， 造成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗提高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)集成后芯片面積、功耗、成本較大，且需解調(diào)芯片承受較高的工作頻率。因此，傳統(tǒng)的PSK相干解調(diào)方法不適合應(yīng)用于以低能耗、低復(fù)雜度、 集成化為發(fā)展趨勢的植入式醫(yī)用集成芯片、民用消費電子通訊領(lǐng)域、家庭小型化醫(yī)療無線設(shè)備等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供2DPSK解調(diào)電路與解調(diào)方法及無線信號接收機系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下。本發(fā)明的2DPSK解調(diào)電路，包括自動門限產(chǎn)生電路、異步整形電路、時鐘產(chǎn)生電路、N位移位寄存器、數(shù)學(xué)閾值判決器、觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電路、同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路，所述異步整形電路和自動門限產(chǎn)生電路均接收2DPSK信號，異步整形電路、N位移位寄存器、數(shù)學(xué)閾值判決器、觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電路、同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路順次連接， 自動門限產(chǎn)生電路與異步整形電路連接，時鐘產(chǎn)生電路分別與N位移位寄存器、同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路連接。上述的2DPSK解調(diào)電路，所述異步整形電路用于將2DPSK信號由模擬電平轉(zhuǎn)換到數(shù)字電平，所述自動門限產(chǎn)生電路接收2DPSK信號并為異步整形電路提供整形判決門限， 使所述異步整形電路輸出2DPSK數(shù)字信號；所述時鐘電路用于產(chǎn)生頻率為所述2DPSK數(shù)字信號的載波頻率N倍的時鐘信號CLKl并輸出給N位移位寄存器，同時為同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路產(chǎn)生本地基帶同頻異步時鐘CLK2 ；所述N位移位寄存器在一個所述 2DPSK數(shù)字信號的載波周期內(nèi)產(chǎn)生N位二進(jìn)制數(shù)并輸出給數(shù)學(xué)閾值判決器；所述數(shù)學(xué)閾值判決器用于產(chǎn)生一個攜帶所述2DPSK數(shù)字信號相位變化信息的標(biāo)志信號flag ；所述觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電路用于根據(jù)所述標(biāo)志信號flag產(chǎn)生基帶相對碼；所述同步調(diào)整觸發(fā)器用于實現(xiàn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)單元輸出的基帶相對碼與時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生的本地基帶同頻異步時鐘的同步；所述相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路將相對碼轉(zhuǎn)換為絕對碼。本發(fā)明的一種2DPSK解調(diào)方法，包括以下步驟
步驟1，對接收到的2DPSK模擬信號進(jìn)行異步整形，實現(xiàn)2DPSK信號模擬電平到數(shù)字電平的轉(zhuǎn)換，獲得占空比穩(wěn)定的2DPSK數(shù)字信號；
步驟2，以N倍于2DPSK信號載波頻率fc的數(shù)字時鐘，將數(shù)字化后的2DPSK數(shù)字信號送 Λ N位移位寄存器，在2DPSK數(shù)字信號的每個載波周期Ι/fc內(nèi)產(chǎn)生N位2進(jìn)制數(shù)M ；
步驟3，當(dāng)M大于等于設(shè)定數(shù)學(xué)閾值D1、或小于等于另一設(shè)定數(shù)學(xué)閾值D2時，令標(biāo)志信號flag為1，否則flag為0，該標(biāo)志信號攜帶了 2DPSK數(shù)字信號的相位變化信息； 步驟4，當(dāng)flag為1時，發(fā)生電平翻轉(zhuǎn)，解調(diào)產(chǎn)生基帶相對碼bn ； 步驟5，將相對碼bn進(jìn)行碼轉(zhuǎn)換，輸出絕對碼an，2DPSK解調(diào)完成。上述的解調(diào)方法，步驟2中，N的取值范圍為
權(quán)利要求
1.2DPSK解調(diào)電路，其特征在于包括自動門限產(chǎn)生電路、異步整形電路、時鐘產(chǎn)生電路、 N位移位寄存器、數(shù)學(xué)閾值判決器、觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電路、同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路， 所述異步整形電路和自動門限產(chǎn)生電路均接收2DPSK信號，異步整形電路、N位移位寄存器、數(shù)學(xué)閾值判決器、觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電路、同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路順次連接，自動門限產(chǎn)生電路與異步整形電路連接，時鐘產(chǎn)生電路分別與N位移位寄存器、同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的2DPSK解調(diào)電路，其特征在于所述異步整形電路用于將 2DPSK信號由模擬電平轉(zhuǎn)換到數(shù)字電平，所述自動門限產(chǎn)生電路接收2DPSK信號并為異步整形電路提供整形判決門限，使所述異步整形電路輸出2DPSK數(shù)字信號；所述時鐘電路用于產(chǎn)生頻率為所述2DPSK數(shù)字信號的載波頻率N倍的時鐘信號CLKl并輸出給N位移位寄存器，同時為同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路產(chǎn)生本地基帶同頻異步時鐘CLK2 ；所述N位移位寄存器在一個所述2DPSK數(shù)字信號的載波周期內(nèi)產(chǎn)生N位二進(jìn)制數(shù)并輸出給數(shù)學(xué)閾值判決器；所述數(shù)學(xué)閾值判決器用于產(chǎn)生一個攜帶所述2DPSK數(shù)字信號相位變化信息的標(biāo)志信號flag ；所述觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電路用于根據(jù)所述標(biāo)志信號flag產(chǎn)生基帶相對碼；所述同步調(diào)整觸發(fā)器用于實現(xiàn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)單元輸出的基帶相對碼與時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生的本地基帶同頻異步時鐘的同步；所述相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路將相對碼轉(zhuǎn)換為絕對碼。
3.一種2DPSK解調(diào)方法，其特征在于包括以下步驟步驟1，對接收到的2DPSK模擬信號進(jìn)行異步整形，實現(xiàn)2DPSK信號模擬電平到數(shù)字電平的轉(zhuǎn)換，獲得占空比穩(wěn)定的2DPSK數(shù)字信號；步驟2，以N倍于2DPSK信號載波頻率fc的數(shù)字時鐘，將數(shù)字化后的2DPSK數(shù)字信號送 Λ N位移位寄存器，在2DPSK數(shù)字信號的每個載波周期Ι/fc內(nèi)產(chǎn)生N位2進(jìn)制數(shù)M ；步驟3，當(dāng)M大于等于設(shè)定數(shù)學(xué)閾值D1、或小于等于另一設(shè)定數(shù)學(xué)閾值D2時，令標(biāo)志信號flag為1，否則flag為0，該標(biāo)志信號攜帶了 2DPSK數(shù)字信號的相位變化信息； 步驟4，當(dāng)flag為1時，發(fā)生電平翻轉(zhuǎn)，解調(diào)產(chǎn)生基帶相對碼bn ； 步驟5，將相對碼bn進(jìn)行碼轉(zhuǎn)換，輸出絕對碼an，2DPSK解調(diào)完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的解調(diào)方法，其特征在于步驟2中，N的取值范圍為 /
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的解調(diào)方法，其特征在于步驟2中N=6，Dl為11111，D2為1。
6.2DPSK無線信號接收機系統(tǒng)，包括順次連接的低噪聲放大器、二次下混頻單元、自動增益控制器和數(shù)字解調(diào)單元，其特征在于所述數(shù)字解調(diào)單元為權(quán)利要求1所述的2DPSK解調(diào)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的2DPSK無線信號接收機系統(tǒng)，其特征在于經(jīng)低噪聲放大器放大后的2DPSK信號先通過所述二次下混頻單元降頻后輸出到所述自動增益控制器的輸入端，所述自動增益控制器輸出電壓幅度穩(wěn)定的2DPSK信號，送入所述數(shù)字解調(diào)單元的輸入端，所述數(shù)字解調(diào)單元將2DPSK信號先異步整形為數(shù)字電平的2DPSK數(shù)字信號，之后進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，輸出基帶時鐘及基帶時鐘同步信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的2DPSK無線信號接收機系統(tǒng)，其特征在于所述低噪聲放大器包括一個緩沖器，用于隔離后級電路、實現(xiàn)與后級電路的噪聲匹配、阻抗匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的2DPSK無線信號接收機系統(tǒng)，其特征在于所述二次下混頻單元，包括順次連接的第一混頻器、第一選頻器、中間放大器、第二混頻器、第二選頻器、輸出緩沖器；所述第一混頻器和第一選頻器，將接收到的射頻信號降頻為第一中頻信號；所述中間放大器用于提高信號功率；所述第二混頻器和第二選頻器，將第一中頻信號降頻為第二中頻信號；所述輸出緩沖器用于隔離后級電路的影響，并對信號進(jìn)行功率放大。
全文摘要
本發(fā)明提供了2DPSK解調(diào)電路與解調(diào)方法及無線信號接收機系統(tǒng)，2DPSK解調(diào)電路包括順次連接的異步整形電路、N位移位寄存器、數(shù)學(xué)閾值判決器、觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電路、同步調(diào)整觸發(fā)器和相對碼轉(zhuǎn)絕對碼電路。本發(fā)明2DPSK無線信號接收機系統(tǒng)采用二次下混頻結(jié)合本發(fā)明所述簡單高效的數(shù)字解調(diào)方法，解調(diào)方法利用所述電路進(jìn)行解調(diào)，降低了解調(diào)電路的工作頻率，不需要高難度、復(fù)雜的倍頻載波同步跟蹤電路或科斯塔斯環(huán)電路，使得系統(tǒng)在實現(xiàn)上能以低復(fù)雜度、低功耗、高效的優(yōu)點換來接收系統(tǒng)的單位比特能耗的顯著降低。
文檔編號H04L27/22GK102223334SQ20111016594
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者吳朝暉, 李斌, 王博, 趙明劍 申請人:華南理工大學(xué)