專利名稱：天線信號切換的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種天線信號切換裝置及方法，尤指一種利用突波偵測技術(shù)的天線信號切換裝置及方法，明顯縮短判斷信號是否衰減的反應(yīng)時間，大量降低設(shè)計制造成本，適用于各式無線通訊設(shè)備。
背景技術(shù)：
在無線通訊領(lǐng)域中，最重要的就是將信號、信息或信號數(shù)字化后從一地傳送、由另一地接收，請參圖1，一信號傳輸系統(tǒng)90中包含的主要三個子系統(tǒng)為發(fā)射機(jī)(transmitter)91、波道(channel)92和接收機(jī)(receiver)93。發(fā)射機(jī)91主要作用是將輸入信息作形式轉(zhuǎn)換，例如模擬轉(zhuǎn)成數(shù)字、聲音轉(zhuǎn)換成電壓信號，再將信息耦合至波道92，尤其是將輸入的信號載波調(diào)制(modulate)，調(diào)制是將信息信號有系統(tǒng)的改變載波的屬性，如振幅、相位或頻率，另外發(fā)射器91尚有濾波、放大和將調(diào)制信號耦合至波道的基本功能。波道92是為發(fā)射機(jī)91至接收機(jī)92之間信號經(jīng)過的路徑，最常見的是無線電臺的發(fā)射天線至收音機(jī)接收天線之間的波道。接收機(jī)93的作用是自波道92接收的信號中取出所要的信息，并且轉(zhuǎn)換成適合輸出的形式，以符合系統(tǒng)使用者想要的形式，因此其主要功能為解調(diào)(demodulate)接收的信號。
信號經(jīng)波道92傳輸都會產(chǎn)生惡化(degradation)，惡化的原因包括噪聲、其它信號影響、干擾或信號位準(zhǔn)的衰減(fading)，通訊系統(tǒng)中的噪聲依來源可分為兩大類來自系統(tǒng)內(nèi)部元件如電阻、電子管所產(chǎn)生的內(nèi)部噪聲及來自系統(tǒng)外部的信號源的外部噪聲，例如大氣、人造信號源和外層空間信號源，而多路徑(multi-path)傳輸亦是產(chǎn)生通訊系統(tǒng)的干擾源之一，只要環(huán)境中存在會反射的物體，就會造成多路徑問題，例如建筑物、金屬物、飛機(jī)或船舶的反射或傳輸介質(zhì)的多層折射，進(jìn)而使信號產(chǎn)生衰減，欲解決多路徑的問題，天線分集(antenna diversity)是個很好的解決方法。
天線分集的實施方法之一為將兩支位于不同位置的天線連接到一切換器，由切換器自動切換選擇接收信號較強(qiáng)的一邊并連接到接收模組，經(jīng)過解調(diào)后將信號輸出至一判斷器，經(jīng)快速處理判定是否切換到另一邊的天線，使天線信號永遠(yuǎn)保持信號較強(qiáng)的一邊，而消除接收信號因多路徑所產(chǎn)生的斷訊或信號不穩(wěn)的問題。習(xí)知技術(shù)中，為了偵測信號是否衰減，通常以判斷同步區(qū)或CRC區(qū)是否完整來決定是否發(fā)生衰減，進(jìn)而進(jìn)行天線切換，其中一種實施方式是以IEEE WLAN 802.11b的信號結(jié)構(gòu)為依據(jù)，如圖2所示，一訊框(frame)結(jié)構(gòu)包括有一PLCP前置區(qū)(PLCPPreamble)、一PLCP標(biāo)題區(qū)(PLCP Header)及一包含信號的信號區(qū)(PSDU)，該P(yáng)LCP前置區(qū)包含有128bits的同步區(qū)(synchronization field，SYNC)及16bits的SDF段，該P(yáng)LCP標(biāo)題區(qū)包含各16bits的Signal區(qū)、Service區(qū)、Length區(qū)及CRC區(qū)(CRC field)，由此可知，系統(tǒng)必須將同步區(qū)或CRC區(qū)解讀完才能判斷，此將花費(fèi)較長時間來做決定，而且當(dāng)同步區(qū)或CRC區(qū)解讀完再做天線切換，訊框早已遺失，顯然地，習(xí)知技術(shù)對于fading發(fā)生的反應(yīng)時間(response time)不夠快。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本案的發(fā)明人提供一種突波偵測技術(shù)應(yīng)用于天線分集的信號衰減偵測，可顯著抵抗衰減效應(yīng)及加快反應(yīng)速度，以改善上述的缺點。
本發(fā)明的主要目的是在提供一種天線信號切換的裝置，借一突波計時器偵測突波的存在時切換信號來源的天線，以使信號保持于良好狀況，抵抗衰減效應(yīng)。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種天線信號切換的方法，用以偵測接收信號中是否有突波的存在，若存在則切換信號自另一天線以抵抗衰減效應(yīng)，并降低反應(yīng)時間。
為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的天線信號切換裝置包括一第一天線及一第二天線以供信號的接收；一天線切換電路，其連接該第一及第二天線，并借一選擇信號切換使兩天線其中的一天線接收的信號進(jìn)入該天線切換電路；一信號接收模組，以接收來自天線切換電路的信號并輸出之；一突波偵測模組，其接收來自信號接收模組的信號后，偵測是否有突波的存在，若存在，則將該選擇信號(antenna selection，ANTSEL)反向(inverse)并傳送至該天線切換電路以控制信號由兩天線另一天線輸入。
該突波偵測模組包含有一邊緣偵測模組以供偵測邊緣、一具有計時功能的突波計時器以及一信號反向模組，當(dāng)邊緣偵測模組偵測到信號發(fā)生邊緣時，該突波計時器將被激活并重新計時，當(dāng)突波計時器的量測發(fā)現(xiàn)突波，亦即量測信號周期小于信號周期的一比例時，則判定為突波，則該信號反向模組將選擇信號反向并傳送至天線切換電路。
本發(fā)明的天線信號切換的方法包含a.將兩天線連接至一天線切換電路，并使其中一天線接收的信號經(jīng)由此切換電路進(jìn)入；b.分析該天線信號，判斷該信號是否為突波；c.當(dāng)判斷為突波時，使該天線切換電路切換連接另一天線，以接收另一天線的信號。


圖1是信號傳輸系統(tǒng)的示意圖。
圖2是WLAN 802.11b的訊框結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例的天線信號切換裝置的示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例的突波偵測模組的示意圖。
圖5A是一已處理信號的波形示意圖。
圖5B是一具有突波信號的波形示意圖。
圖5C是本發(fā)明的選擇信號于突波發(fā)生時反向的示意圖。
圖6A是本發(fā)明的第一天線接收信號的示意圖。
圖6B是本發(fā)明的第二天線接收信號的示意圖。
圖6C是一傳送資料的波形圖。
圖7是本發(fā)明實施例的天線信號切換的方法的示意圖。
符號說明10天線信號切換的裝置20第一天線30第二天線40天線切換電路50信號接收模組60突波偵測模組61邊緣偵測模組62突波計時器63信號反向模組70選擇信號80天線信號切換的方法90信號傳輸系統(tǒng)91發(fā)射機(jī)
92波道93接收機(jī)具體實施方式
請參閱圖3至圖6，本發(fā)明實施例的天線信號切換的裝置10，其包含一第一天線20及一第二天線30可供信號接收；一天線切換電路40，其連接該第一及第二天線20，30，并借一大小僅為一位元的選擇信號(ANTSEL)70切換使兩天線20，30其中的一天線接收的信號進(jìn)入該天線切換電路40，在本發(fā)明的實施例中，當(dāng)選擇信號70為“1”時，信號由第一天線20輸入，當(dāng)選擇信號70為“0”時，信號則由第二天線30輸入。當(dāng)兩天線20，30其中的一天線接收到原始信號(raw data)，尤其為射頻(radio frequency，RF)信號，經(jīng)天線切換電路40傳送至一信號接收模組50，該信號接收模組50將原始信號加以解調(diào)后，輸出已處理信號至一突波偵測模組60，該突波偵測模組60接收該已處理信號后，將進(jìn)行偵測是否有突波(glitch)的存在；若偵測到突波的存在，則將該選擇信號70反向(inverse)并傳送至該天線切換電路40以控制信號由另一天線輸入，亦即原本控制天線切換電路40的選擇信號70為“1”時，信號由第一天線20輸入，經(jīng)反向后該選擇信號70變?yōu)椤?”，信號改由第二天線30輸入，借此切換信號的輸入信道，使信號保持一正常且完整的狀態(tài)，提高通訊品質(zhì)，由于該選擇信號70，信號判斷時間短，因此偵測衰減的反應(yīng)速度迅速。
偵測突波是否存在是借由該突波偵測模組60所執(zhí)行，該突波偵測模組60包含有一邊緣偵測模組61可供偵測信號的邊緣(edge)、一具有計時功能的突波計時器62以及一信號反向模組63。由于已處理信號包含上升邊緣(rising edge)與下降邊緣(falling edge)，當(dāng)已處理信號輸入邊緣偵測模組61后，將進(jìn)行信號偵測，若偵測到信號發(fā)生邊緣時，則該突波計時器62將被激活并重新計時(reset)，亦即突波計時器62于每一信號邊緣開始計算一信號周期(duration)的時間，當(dāng)突波計時器62的計算時間超過二分之一信號周期時間，則該計算即結(jié)束，當(dāng)突波計時器62的量測發(fā)現(xiàn)突波，也就是說，當(dāng)突波計時器62量測得的信號周期小于信號周期的一比例時，則判定為突波，該信號反向模組63會將該選擇信號70反向，并傳送至天線切換電路40以切換信號輸入的路徑，于本發(fā)明的實施例中，是將量測信號周期小于二分之一信號周期時定義為突波。
接著試著以圖5A至圖5C說明突波的存在與偵測，一已處理信號的波形如圖5A所示，當(dāng)信號速率為1Mbps時，信號周期為1μs，此一周期時間的計算是由突波計時器62所完成，突波計時器62將于上升邊緣或下降邊緣發(fā)生時開始計時，于下降邊緣或上升邊緣發(fā)生時結(jié)束，并且重新計時一新的信號周期，因此當(dāng)突波計時器62于第5B及5C圖的時間點a量測的信號周期小于500ns時，即判定為發(fā)生突波，此時信號反向模組63將該選擇信號70反向并傳送至天線切換電路40，由該電路40切換接收信號的天線，而于圖5B及圖5C的時間點b量測的另一信號周期在500ns內(nèi)時，即再次判定為突波，此時信號反向模組63將選擇信號70反向并至天線切換電路40，以此類推，若信號速率為2Mbps時，信號周期為500ns，當(dāng)量測的信號周期小于250ns即判定為突波的存在。
請參圖6A至圖6C，此將以天線的切換來說明本發(fā)明，一資料被發(fā)射傳送出來，而接收端是以第一天線20接收該資料，當(dāng)信號接收至波形I時，該量測得到的信號周期小于資料信號周期的一半，此即判斷為突波，則借由僅1bit的選擇信號70立即性地將接收端切換至第二天線30，借此維持接收數(shù)據(jù)的完整，之后即使第一天線20接收信號中摻雜突波I，II，III，亦不影響接收端接收資料的完整。
請參圖7，本發(fā)明實施例的一種天線信號切換的方法80包含
a.將兩天線連接至一天線切換電路40，并使其中一天線接收的信號經(jīng)由此切換電路40進(jìn)入；b.分析該天線信號，判斷該信號是否為突波；c.當(dāng)判斷為突波時，使該天線切換電路40切換連接另一天線，以接收另一天線的信號。
其中分析該天線信號時，偵測到信號發(fā)生邊緣時，激活計時機(jī)制并重新計時，該計時機(jī)制可由任何具有時間運(yùn)算功能的裝置所構(gòu)成，如突波計時器62，當(dāng)計時機(jī)制量測的信號周期小于信號周期的一比例時，則判定為突波，本發(fā)明的實施例中，該比例為二分之一。
該天線切換電路40是借一選擇信號70切換，使兩天線其中的一天線接收的信號進(jìn)入，該當(dāng)偵測到突波后，將該選擇信號70反向并傳送至天線切換電路40，以切換信號由另一天線接收輸入。該選擇信號70大小為1位元，當(dāng)選擇信號70為“1”時，信號由兩天線其中的一輸入，例如第一天線20，當(dāng)選擇信號70為“0”時，信號由兩天線的另一天線輸入，例如第二天線30，經(jīng)由上述天線信號切換的方法80可使信號品質(zhì)提高，且對于衰減的反應(yīng)時間短，有效抵抗衰減效應(yīng)。
因此，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點1.本發(fā)明的天線信號切換的裝置及其方法利用突波偵測的技術(shù)，可對多路徑造成的衰減迅速反應(yīng)，及時切換信號輸入的天線，有效抵抗衰減效應(yīng)，將多路徑造成的問題減到最小。
2.與習(xí)知技術(shù)中，判斷同步區(qū)是否完整需分析128bits的時間，判斷CRC區(qū)是否完整需分析16bits的時間，相對而言，本發(fā)明的天線信號切換的裝置及其方法僅需計算二分之一信號周期的時間即可辨別是否有突波，并立即性地送出大小僅為1位元的選擇信號，使接收信號的天線切換，大大減少傳統(tǒng)技術(shù)偵測衰減所需時間，增加反應(yīng)速度。
3.利用突波偵測的技術(shù)來決定天線的選擇，不僅實現(xiàn)容易且設(shè)計成本低，適合產(chǎn)業(yè)利用及大量生產(chǎn)，極具生產(chǎn)價值。
綜上所述，本發(fā)明確實可達(dá)到預(yù)期的目的，提供一種可迅速反應(yīng)、抵抗多路徑造成的衰減的天線信號切換的裝置及方法。
權(quán)利要求
1.一種天線信號切換的裝置，其特征在于所述天線信號切換的裝置包含一第一天線以供信號的接收；一第二天線以供信號的接收；一天線切換電路，其連接該第一及第二天線，并借一選擇信號切換使兩天線其中的一天線接收的信號進(jìn)入該天線切換電路；一信號接收模組，以接收來自天線切換電路的信號并輸出之；一突波偵測模組，其接收來自信號接收模組的信號后，偵測是否有突波的存在，若存在，則將該選擇信號反向并傳送至該天線切換電路以控制信號由兩天線的另一天線輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線信號切換的裝置，其特征在于該突波偵測模組包含有一邊緣偵測模組以供偵測邊緣、一具有計時功能的突波計時器以及一信號反向模組，當(dāng)邊緣偵測模組偵測到信號發(fā)生邊緣時，該突波計時器將被激活并重新計時，當(dāng)突波計時器的量測發(fā)現(xiàn)突波，則該信號反向模組將選擇信號反向并傳送至天線切換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線信號切換的裝置，其特征在于當(dāng)突波計時器量測信號周期小于信號周期的一比例時，則判定為突波，而選擇信號將被反向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線信號切換的裝置，其特征在于當(dāng)突波計時器的量測信號周期小于二分之一信號周期時，則判定為突波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線信號切換的裝置，其特征在于該選擇信號為一位元，當(dāng)選擇信號為“1”時，信號由第一天線輸入，當(dāng)選擇信號為“0”時，信號由第二天線輸入。
6.一種天線信號切換的方法，其方法包含a.將兩天線連接至一天線切換電路，并使其中一天線接收的信號經(jīng)由此切換電路進(jìn)入；b.分析該天線信號，判斷該信號是否為突波；c.當(dāng)判斷為突波時，使該天線切換電路切換連接另一天線，以接收另一天線的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線信號切換的方法，其中分析該天線信號時，偵測到信號發(fā)生邊緣時，激活計時機(jī)制并重新計時，當(dāng)計時機(jī)制量測的信號周期小于信號周期的一比例時，則判定為突波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線信號切換的方法，其中當(dāng)計時機(jī)制的量測信號周期小于二分之一信號周期時，則判定為突波。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線信號切換的方法，其中該天線切換電路是借一選擇信號切換，使兩天線其中的一天線接收的信號進(jìn)入，當(dāng)偵測到突波后，將該選擇信號反向并傳送至該天線切換電路，以切換信號由另一天線接收輸入。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線信號切換的方法，其中該選擇信號大小為一位元，當(dāng)選擇信號為“1”時，信號由兩天線其中一天線輸入，當(dāng)選擇信號為“0”時，信號由另一天線輸入。
全文摘要
本發(fā)明是一種天線信號切換的裝置及其方法，其裝置包含一第一天線及一第二天線以供信號的接收；一連接兩天線的天線切換電路，并借一選擇信號切換，使其中的一天線接收的信號進(jìn)入該天線切換電路；一信號接收模組用以接收來自天線切換電路的信號以及一突波偵測模組，用以偵測突波存在時切換信息接收的天線。其方法包含將兩天線連接至一天線切換電路，并使其中一天線接收的信號進(jìn)入；分析該天線信號，判斷該信號周期是否為突波；若存在突波，使該天線切換電路切換連接另一天線以接收信號，該裝置及方法適用于各式無線通訊設(shè)備。
文檔編號H04B7/08GK1741413SQ200410057138
公開日2006年3月1日 申請日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月24日
發(fā)明者呂智勇 申請人:加爾發(fā)半導(dǎo)體股份有限公司