專利名稱：空間分集接收裝置及輸入通道切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有多個空間上分開的獨(dú)立天線的分集系統(tǒng)，尤其涉及醫(yī)療遙測監(jiān)護(hù)或測試的接收裝置及輸入通道切換方法。
背景技術(shù)：
遙測監(jiān)護(hù)是醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域產(chǎn)品發(fā)展的一個重要方向?；谟龅秸系K物體或發(fā)生波間相互干擾時電磁波信號強(qiáng)度會發(fā)生衰落，攜帶遙測信息的無線信號相應(yīng)存在接收盲區(qū)，因此提高接收機(jī)抗信道衰落能力，從而解決無線信號衰落對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，是提高產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵技術(shù)之一。
天線分集技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。從形式上說，所述分集包括時間分集、頻率分集、碼分集和空間分集?？臻g分集接收技術(shù)就是使用多副安排恰當(dāng)?shù)奶炀€來提供多個空間信號接收通道，并始終選擇信號較強(qiáng)的一個通道來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而基本上消除所述信號衰落的影響。
現(xiàn)有基于空間分集技術(shù)而采用的接收方案主要有兩種。以兩副天線為例，第一種是動態(tài)監(jiān)測當(dāng)前接收信號強(qiáng)度，當(dāng)該強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)閾值時，強(qiáng)行切換到另一路天線輸入通道；該方案要求分別為兩路天線輸入配置一個接收信號強(qiáng)度指示(Receiver Signal StrengthIndicator，下稱RSSI)單元，需要的RSSI單元數(shù)和系統(tǒng)通道數(shù)相同。第二種是同時動態(tài)監(jiān)測兩路接收信號強(qiáng)度，自動選擇信號強(qiáng)度大的那一路天線來提供輸入通道；該方案要求分別為兩路天線輸入配置兩個獨(dú)立的RSSI單元。
上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，第一種方案中的通道切換較為被動，僅當(dāng)信號強(qiáng)度很弱時才啟動切換，而通常此時已經(jīng)發(fā)生通訊誤碼；另外，該方案中的切換時機(jī)很可能會落入一幀數(shù)據(jù)的傳輸過程中，切換造成的瞬態(tài)干擾會導(dǎo)致額外的誤碼產(chǎn)生；此外，由于切換前無法得知其它通道的信號情況，若切換后的信號強(qiáng)度更弱，則會導(dǎo)致誤碼加劇。
第二種方案雖然克服了第一種方案的部分缺點(diǎn)，能始終選擇信號強(qiáng)度較大的天線作為信號輸入通道，但因?yàn)镽SSI單元的總數(shù)為通道數(shù)的兩倍，每兩個RSSI單元必須連接到不同的天線輸入并始終將接收頻率設(shè)置為同步，從而要求這兩個RSSI單元具有完整的輸入、混頻和中頻電路，導(dǎo)致該方案的實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜并付出相對較高的成本；此外，該方案根據(jù)信號強(qiáng)度比較結(jié)果進(jìn)行的強(qiáng)行切換，與第一種方案一樣，并不能解決因切換瞬間干擾引起的誤碼問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出一種空間分集接收裝置及輸入通道切換方法，用于遙測監(jiān)護(hù)或測試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對信號強(qiáng)度較大的天線輸入通道的實(shí)時選擇，并避免切換瞬間產(chǎn)生干擾誤碼；同時具有低實(shí)現(xiàn)成本。
為解決上述技術(shù)問題，先考慮如圖1所代表的試驗(yàn)，該圖以兩副天線為例，示意了隨發(fā)射盒移動而遙測接收的兩個空間通道信號，它們的強(qiáng)度用RSSI來衡量。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于多徑效應(yīng)和波形疊加等因素引起的空間特定點(diǎn)信號衰落具有特點(diǎn)①在空間的不同位置，尤其相距1/4波長以上的位置，通常不會同時發(fā)生衰落；②在175～614MHz頻段內(nèi)，當(dāng)發(fā)射源按正常行走速度移動時，一個完整接收信號的衰落周期通常在200mS左右。
因此，本發(fā)明的基本構(gòu)思為，在空間不同位置架設(shè)兩副或兩副以上的天線，為每個接收通道配置一個RSSI單元，基于對接收信號的實(shí)時分析，選擇預(yù)定時機(jī)，例如傳輸數(shù)據(jù)幀的幀間空隙或完成一幀數(shù)據(jù)的傳輸后，進(jìn)行所述強(qiáng)行切換并動態(tài)選擇信號較強(qiáng)的天線，當(dāng)以不超過100mS(衰落全周期的1/2)的周期進(jìn)行切換判斷時，可以大大減少瞬態(tài)干擾導(dǎo)致的誤碼。還可以利用RSSI值的變化趨勢分析，來縮短讀取RSSI值的等待時間，從而減少通道切換判決時間，以進(jìn)一步提高實(shí)時性。
作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種空間分集接收的輸入通道切換方法，基于遙測監(jiān)護(hù)或測試系統(tǒng)的接收設(shè)備，該監(jiān)護(hù)系統(tǒng)有至少兩副天線，包括步驟A.由所述接收設(shè)備的主控制電路控制選擇來自所述多副天線之一的輸入信號，送往接收通道；C.所述主控制電路將該通道內(nèi)接收信號強(qiáng)度指示單元輸出的當(dāng)前信號RSSI值記錄為原始RSSI值；D.所述主控制電路控制選擇來自另一天線的輸入信號，送往所述接收通道；
尤其是，還包括步驟B.所述主控制電路等待并選擇預(yù)定時機(jī)來進(jìn)行步驟C～E；E.所述主控制電路讀取所述接收信號強(qiáng)度指示單元輸出的當(dāng)前RSSI值；再判決輸入所述通道的信號是繼續(xù)來自當(dāng)前被選擇天線，還是切換回為來自上一被選擇天線；所述步驟B～E被反復(fù)執(zhí)行。
上述方案中，步驟B中所述預(yù)定時機(jī)的確定包括步驟a.所述主控制電路接收并分析來自所述接收通道的傳輸數(shù)據(jù)，查找位同步和幀同步信號；b.若檢測到所述同步信號，則繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)判斷，以檢測到幀間空隙或應(yīng)答初期的時機(jī)為所述預(yù)定時機(jī)；否則，以計(jì)時滿一幀數(shù)據(jù)完成傳輸?shù)臅r間為所述預(yù)定時機(jī)。
上述方案中，步驟E中，所述主控制電路是等待一預(yù)定時間后讀取所述當(dāng)前RSSI值的，該值為當(dāng)前輸入信號下的RSSI趨勢值。
上述方案中，所述主控制電路的判決過程包括比較所述原始RSSI值和當(dāng)前RSSI值，若前者大于后者，則該主控制電路控制輸入信號切換回為來自上一被選擇天線；否則，繼續(xù)保持輸入信號來自當(dāng)前被選擇天線。
上述方案中，所述接收通道至少有2個，分別工作在不同的接收頻率上，并且它們的輸入信號分別受所述主控制電路控制選擇。
作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案還是，提供一種空間分集接收裝置，用于包括若干副天線的遙測監(jiān)護(hù)或測試系統(tǒng)，該接收裝置包括主控制電路和至少一個包括射頻選擇開關(guān)的接收通道；所述主控制電路控制所述射頻選擇開關(guān)，以將來自所述若干天線的多個輸入信號擇一送往所述接收通道的接收模塊；尤其是，所述接收模塊包括一個接收信號強(qiáng)度指示單元，輸出對應(yīng)于輸入信號的RSSI值并送往所述主控制電路；所述主控制電路還接收經(jīng)由所述接收模塊獲得的傳輸數(shù)據(jù)。
上述方案中，所述接收通道不少于兩個時，每一所述天線的輸出經(jīng)放大電路和分支電路后分成相應(yīng)的若干路，分別輸出往各所述射頻選擇開關(guān)。
采用上述各技術(shù)方案，可以動態(tài)實(shí)時監(jiān)測和切換天線，有良好抗發(fā)射體運(yùn)動等引起的信道衰落能力，并完全消除由天線切換產(chǎn)生的瞬態(tài)干擾；同時因每一接收通道僅設(shè)置一個RSSI單元，從而具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，功耗小的優(yōu)勢。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)接收信號的信道衰落現(xiàn)象示意2是本發(fā)明接收裝置的接收系統(tǒng)框3是本發(fā)明方法的處理流程圖具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
本發(fā)明接收裝置包括主控制電路和至少一個包括射頻選擇開關(guān)的接收通道；用于包括若干副天線的遙測系統(tǒng)，當(dāng)所述接收通道不少于兩個時，每一所述天線的輸出經(jīng)放大電路和分支電路后分成相應(yīng)的若干路，分別輸出往各所述射頻選擇開關(guān)。如圖2所示，以但不限于2副天線、4接收通道為例，所述主控制電路控制所述射頻選擇開關(guān)，以將來自天線1和天線2的兩個輸入信號擇一送往相應(yīng)通道的接收模塊。所述各接收模塊分別包括一個接收信號強(qiáng)度指示單元(RSSI單元)，輸出對應(yīng)于輸入信號的RSSI值并送往所述主控制電路；該值可以是經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器送往所述主控制電路。所述主控制電路還接收經(jīng)由所述各接收模塊獲得的傳輸數(shù)據(jù)；這些接收模塊可以被設(shè)置成工作在不同的接收頻率上，從而可以在例如175MHz～614MHz頻段的范圍內(nèi)共用所述天線，它們的輸入信號分別受所述主控制電路控制選擇。
如圖3所示流程圖，為了避免切換瞬間產(chǎn)生干擾誤碼，本發(fā)明基于所述接收裝置提出了一種輸入通道切換方法，通過固化在所述主控制電路中的軟件來實(shí)施。對于每個接收通道，該方法包括步驟A.接收通道啟用后，由主控制電路控制選擇來自所述多副天線之一的輸入信號，送往接收通道；再反復(fù)執(zhí)行下列步驟B.所述主控制電路等待并選擇預(yù)定時機(jī)來進(jìn)行步驟C～E；C.該主控制電路將通道內(nèi)RSSI單元輸出的當(dāng)前信號RSSI值記錄為原始RSSI值；D.控制選擇來自另一天線的輸入信號，送往所述接收通道；
E.讀取所述接收信號強(qiáng)度指示單元輸出的當(dāng)前RSSI值；再判決輸入所述通道的信號是繼續(xù)來自當(dāng)前被選擇天線，還是切換回為來自上一被選擇天線。
因?yàn)樵谔炀€切換過程中，RSSI值需要較長的時間(例如5ms)才能穩(wěn)定下來，為了有效地縮短了天線切換的判決時間，本發(fā)明步驟E中，主控制電路不等到RSSI值穩(wěn)定，而是等待一預(yù)定時間后讀取該值，從而得出當(dāng)前輸入信號下的RSSI趨勢值。這一預(yù)定相對短的時間可以以1mS為例，具體取決于所述RSSI單元的硬件特性。
所述判決過程包括比較所述原始RSSI值和當(dāng)前RSSI值，若前者大于后者，則該主控制電路控制輸入信號切換回為來自上一被選擇天線；否則，繼續(xù)保持輸入信號來自當(dāng)前被選擇天線。
步驟B是本發(fā)明的要點(diǎn)。為了避免切換發(fā)生在數(shù)據(jù)幀傳輸過程中，所述預(yù)定時機(jī)可以設(shè)置為等待一幀數(shù)據(jù)完成傳輸?shù)臅r間，這樣系統(tǒng)每隔一個固定的時間進(jìn)行天線切換。對于175MHz～614MHz頻段范圍的接收信號而言，該時間一般不超過100ms。為了避免系統(tǒng)長時間的累積誤差，該預(yù)定時機(jī)最好如圖3所示按以下步驟來確定a.所述主控制電路接收并分析來自所述接收通道的傳輸數(shù)據(jù)，查找位(training bit)同步和幀同步信號；b.若檢測到所述同步信號，則繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)判斷，以檢測到幀間空隙或應(yīng)答初期的時機(jī)為所述預(yù)定時機(jī)；否則，以計(jì)時滿一幀數(shù)據(jù)完成傳輸?shù)臅r間為所述預(yù)定時機(jī)。這樣，可以在極端情況下，比如在來自兩個天線的輸入信號均很弱的小概率事件發(fā)生時，啟動周期性的強(qiáng)制切換比較，直到恢復(fù)數(shù)據(jù)幀的同步切換比較。
因?yàn)椴煌炀€的信號強(qiáng)度各異，從而接收模塊輸出的RSSI信號幅度也各異，使用上述方法，即使當(dāng)所述監(jiān)護(hù)系統(tǒng)有至少三副天線時，所述步驟D和E可以被多次反復(fù)執(zhí)行，直到來自各天線的輸入信號都被所述接收信號強(qiáng)度指示單元檢測過；因此主控制電路總會選擇信號強(qiáng)度大的天線作為下一幀數(shù)據(jù)的輸入天線，并且本接收裝置中的每一個不同頻率的接收模塊均可以通過分支電路和射頻選擇開關(guān)來獨(dú)立選擇信號強(qiáng)度大的輸入天線。
本發(fā)明中的各所述天線并不限定為單架天線，還可以包括由若干架天線構(gòu)建的天線陣。
本發(fā)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證顯示出良好的抗無線信號衰落效果。
權(quán)利要求
1.一種空間分集接收的輸入通道切換方法，基于遙測監(jiān)護(hù)或測試系統(tǒng)的接收設(shè)備，該監(jiān)護(hù)系統(tǒng)有至少兩副天線，包括步驟A.由所述接收設(shè)備的主控制電路控制選擇來自所述多副天線之一的輸入信號，送往接收通道；C.所述主控制電路將該通道內(nèi)接收信號強(qiáng)度指示單元輸出的當(dāng)前信號RSSI值記錄為原始RSSI值；D.所述主控制電路控制選擇來自另一天線的輸入信號，送往所述接收通道；其特征在于，還包括步驟B.所述主控制電路等待并選擇預(yù)定時機(jī)來進(jìn)行步驟C～E；E.所述主控制電路讀取所述接收信號強(qiáng)度指示單元輸出的當(dāng)前RSSI值；再判決輸入所述通道的信號是繼續(xù)來自當(dāng)前被選擇天線，還是切換回為來自上一被選擇天線；所述步驟B～E被反復(fù)執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述空間分集接收的輸入通道切換方法，其特征在于步驟B中，所述預(yù)定時機(jī)為等待一幀數(shù)據(jù)完成傳輸?shù)臅r間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述空間分集接收的輸入通道切換方法，其特征在于，步驟B中所述預(yù)定時機(jī)的確定包括步驟a.所述主控制電路接收并分析來自所述接收通道的傳輸數(shù)據(jù)，查找位同步和幀同步信號；b.若檢測到所述同步信號，則繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)判斷，以檢測到幀間空隙或應(yīng)答初期的時機(jī)為所述預(yù)定時機(jī)；否則，以計(jì)時滿一幀數(shù)據(jù)完成傳輸?shù)臅r間為所述預(yù)定時機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述空間分集接收的輸入通道切換方法，其特征在于所述一幀數(shù)據(jù)完成傳輸?shù)臅r間不超過100ms。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述空間分集接收的輸入通道切換方法，其特征在于步驟E中，所述主控制電路是等待一預(yù)定時間后讀取所述當(dāng)前RSSI值的，該值為當(dāng)前輸入信號下的RSSI趨勢值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述空間分集接收的輸入通道切換方法，其特征在于，所述主控制電路的判決過程包括比較所述原始RSSI值和當(dāng)前RSSI值，若前者大于后者，則該主控制電路控制輸入信號切換回為來自上一被選擇天線；否則，繼續(xù)保持輸入信號來自當(dāng)前被選擇天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述空間分集接收的輸入通道切換方法，其特征在于當(dāng)所述監(jiān)護(hù)系統(tǒng)有至少三副天線時，所述步驟D和E被多次反復(fù)執(zhí)行，直到來自各天線的輸入信號都被所述接收信號強(qiáng)度指示單元檢測過。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述空間分集接收的輸入通道切換方法，其特征在于所述接收通道至少有2個，分別工作在不同的接收頻率上，并且它們的輸入信號分別受所述主控制電路控制選擇。
9.一種空間分集接收裝置，用于包括若干副天線的遙測監(jiān)護(hù)或測試系統(tǒng)，該接收裝置包括主控制電路和至少一個包括射頻選擇開關(guān)的接收通道；所述主控制電路控制所述射頻選擇開關(guān)，以便將來自所述若干天線的多個輸入信號擇一送往所述接收通道的接收模塊；其特征在于所述接收模塊包括一個接收信號強(qiáng)度指示單元，輸出對應(yīng)于輸入信號的RSSI值并送往所述主控制電路；所述主控制電路還接收經(jīng)由所述接收模塊獲得的傳輸數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空間分集接收裝置，其特征在于所述RSSI值是經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器送往所述主控制電路的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空間分集接收裝置，其特征在于所述接收通道不少于兩個時，每一所述天線的輸出經(jīng)放大電路和分支電路后分成相應(yīng)的若干路，分別輸出往各所述射頻選擇開關(guān)。
全文摘要
一種空間分集接收裝置及輸入通道切換方法，所述裝置包括主控制電路和至少一個包括射頻開關(guān)的接收通道；主控制電路控制所述射頻選擇開關(guān)，以將來自所述天線的多個輸入信號擇一送往該通道內(nèi)的接收模塊；尤其是，所述接收模塊包括一個RSSI單元，輸出對應(yīng)RSSI值往所述主控制電路；所述主控制電路還接收經(jīng)由該接收模塊獲得的傳輸數(shù)據(jù)?；趯λ鰯?shù)據(jù)的實(shí)時分析，所述主控制電路選擇預(yù)定時機(jī)進(jìn)行強(qiáng)行切換并動態(tài)選擇信號較強(qiáng)的天線，從而大大減少瞬態(tài)干擾導(dǎo)致的誤碼。采用本發(fā)明的系統(tǒng)，有良好抗信道衰落能力，同時具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，功耗小的優(yōu)勢。
文檔編號H04B17/00GK101026406SQ200610033748
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者周賽新, 葉六四, 陳宏 , 佘云慧, 劉方, 左月萍 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司