CN101827376A - 用于无线通信装置的分组检测方法及其相关装置 - Google Patents

Abstract

用于无线通信装置的分组检测方法及其相关装置。该用于一无线通信装置的分组检测方法，包含有通过该无线通信装置接收一无线通信信号，并解调该无线通信信号，以产生一分组信号；根据一存取码，比对该分组信号，以产生一比对结果；检测该分组信号的一能量分布，以产生一检测结果；以及根据该比对结果及该检测结果，判断该分组信号是否属于该无线通信装置。

Description

用于无线通信装置的分组检测方法及其相关装置

技术领域

本发明涉及一种用于一无线通信装置的分组检测方法及其相关装置，尤其涉及一种可辨识分组的真确性的分组检测方法及其相关装置。

背景技术

蓝牙(Bluetooth)技术是一种短距离无线通信技术，其通过低成本的近距离无线连接为基础，在固定或移动的通信设备间建立一无线通信连结，以互通数据资料。由于蓝牙具备有低功率、低成本、轻、薄、短、小等特色，因此，已广为使用于日常生活中。

请参考图1，图1为已知一蓝牙基本分组格式10的示意图。如图1所示，蓝牙基本分组格式10包含有一存取码102、一标头104及一数据分组106。存取码102用来识别分组身份。标头104用来描述数据类型与长度。数据分组106为实际传送的数据内容。一般而言，不同使用者或者是各种不同用途的分组会有一段不同二元码的存取码。为了能正确的解读所接收的分组，当一蓝牙装置接收到一分组时，会先进行一分组检测程序来检查该分组的存取码是否符合，以决定是否接受该分组供后续程序处理，或将之丢弃。

在蓝牙技术2.0+增强型数据传输率(Enhance Data Rate，EDR)版本的标准中，存取码102及标头104主要采高斯频移键控(Gaussian Frequency Shift Keying，GFSK)调制技术，而数据分组106采用差分相移键控(Differential Phase Shift Keying，DPSK)调制技术来传输。然而，如业界所熟知，无线信号在传送过程中，难免会受到噪声和多重路径的干扰，而造成接受端所收到的信号失真，进而造成存取码被错误判读。举例来说，当欲判读的存取码较短时，可能噪声跟信号的峰值很相似，而被误认为真的分组，产生了假警报(false alarm)，进而影响分组检测的正确性。

此外，使用载波基础的调制方式的信号，常会因多普勒效应或是传送端与接收端的本地震荡频率不匹配而造成载波频率偏移(Carrier Frequency Offset)现象，进而影响接收端接收结果。一般而言，在蓝牙无线通信***中，当所传输的分组信号，经由高斯频移键控信号解调制成二元相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)信号，前述的载波频率偏移将会造成分组信号产生直流偏移现象。然而，以二进位来判读的存取码，将可能由于直流偏移而判读出不正确的存取码，发生分组遗失的问题，对于数据传输有很大的影响。因此，需有一可准确执行分组检测的方式来解决上述问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种用于一无线通信装置的分组检测方法及其相关装置，以解决上述问题。

本发明公开一种用于一无线通信装置的分组检测方法，包含有通过该无线通信装置接收一无线通信信号，并解调该无线通信信号，以产生一分组信号；根据一存取码，比对该分组信号，以产生一比对结果；检测该分组信号的一能量分布，以产生一检测结果；以及根据该比对结果及该检测结果，判断该分组信号是否属于该无线通信装置。

本发明另公开一种分组检测装置，用于一无线通信装置，其中该无线通信装置接收一无线通信信号，并解调该无线通信信号，以产生一分组信号，该分组检测装置包含有一存取码比对单元、一检测单元及一判断单元。该存取码比对单元，用来根据一存取码，比对该分组信号，以产生一比对结果。该检测单元，用来检测该分组信号的一能量分布，以产生一检测结果。该判断单元，耦接于该存取码比对单元及该检测单元，用来根据该比对结果及该检测结果，判断该分组信号是否属于该无线通信装置。

附图说明

图1为已知一蓝牙基本分组格式的示意图。

图2为本发明实施例一分组检测装置的示意图。

图3为图2中的比对单元的示意图。

图4为图2中的检测单元的示意图。

图5为图4中的能量检测单元的示意图。

图6为本发明实施例一流程的流程图。

【主要元件符号说明】

10                   蓝牙基本分组格式

102                  存取码

104                  标头

106                  数据分组

20                   分组检测装置2

202                  存取码比对单元

204                  检测单元

206                  判断单元

302                  直流消除单元

304                  相关器

306                  第一比较单元

402                  高通滤波器

404                  能量检测单元

502                  绝对值运算单元

504                  第二比较单元

506                  累计能量单元

508                  第三比较单元

60                   流程

600、602、603、604

606、608、610        步骤

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明实施例一分组检测装置20的示意图。分组检测装置20用于一无线通信装置，以辨识所接收的分组。在本实施例中，该无线通信装置较佳地为一蓝牙无线通信装置，但不以此为限。其中，在该无线通信装置接收到一无线通信信号S_IN后，会将无线通信信号S_IN解调成一分组信号S_P，供分组检测装置20执行检测程序。分组检测装置20包含有一存取码比对单元202、一检测单元204及一判断单元206。存取码比对单元202用来根据一存取码C，比对分组信号S_P，以产生一比对结果R₁。检测单元204用来检测分组信号S_P的能量分布，以产生一检测结果R₂。判断单元206耦接于存取码比对单元202及检测单元204，用来根据比对结果R₁及检测结果R₂，判断分组信号S_P是否属于无线通信装置，以产生一判断结果D。

简单来说，本发明通过比对单元202，来比对分组信号S_P所含讯息是否与存取码C相同；若相同，表示分组信号S_P属于无线通信装置可以存取的分组数据。因此，比对单元202的比对结果R₁可以是存取码相符或是存取码不相符；换句话说，即可比对分组信号S_P与对应于无线通信装置的存取码，来评估是否留下分组数据。此外，本发明进一步可使用检测单元204来检测分组信号S_P的能量分布，以了解分组信号S_P是否在其可能分布的频段外尚具有能量。如果是分组信号S_P非为一存取码信号，或是其受到通道噪声的影响时，在此情况下，对于目前所评估的分组信号S_P而言，在其可能分布的频段以外会有能量存在。因此，检测单元204的检测结果R₂可以指示为频段外无能量，或是频段外有能量。最后，分组检测装置20通过判断单元206，根据比对结果R₁及检测结果R₂，来判断分组信号S_P是否属于无线通信装置。当比对结果R₁指示存取码符合且检测结果R₂指示频段外无能量存在时，判断单元206会产生一判断结果D，指示分组信号S_P属于无线通信装置。换句话说，分组检测装置20可通过双重验证方式来正确辨识分组的真确性。

进一步说明比对单元202，请参考图3，图3为图2中比对单元202的示意图。如图3所示，比对单元202包含有一直流消除单元302、一相关器304及一第一比较单元306。直流消除单元302用来消除分组信号S_P的直流部分。相关器304耦接于直流消除单元302，用来根据存取码C，比对分组信号S_P与存取码C的相关性，以产生一相关值V。第一比较单元306耦接于相关器304，用来根据一第一临限值TH₁及相关值V，判断出比对结果R₁。由于无线通信装置将高斯频移键控信号的无线通信信号S_IN通过一鉴别器解调成二元相移键控信号的分组信号S_P后，原本载波频率偏移所造成的效应，在解调成的分组信号S_P后，会反应成一直流偏移现象。在此情况下，比对单元202会先通过直流消除单元302滤掉分组信号S_P的直流部分，以摒除载波频率偏移所可能造成的困扰。接着，将滤除直流部分的分组信号S_P传送至相关器304，对分组信号S_P与存取码C作相关性运算，得到相关值V，以供第一比较单元判断比对结果R₁。如果是分组信号S_P与存取码相同或是极为相似，则经相关性运算后，会产生较大的相关值V，反之，则会产生较小的相关值V。因而，可通过第一比较单元306根据第一临限值TH₁及相关值V，来判断比对结果R₁。当相关值V大于第一临限值TH₁时，表示分组信号S_P与存取码C达到某种程度的相似，则比对结果R₁指示为存取码相符。相反地，当相关值V小于第一临限值TH₁时，表示分组信号S_P与存取码C不甚相关，则比对结果R₁指示为存取码不符。

此外，请参考图4，图4为图2中检测单元204的示意图。检测单元204主要用来检测分组信号S_P的能量分布，以判断分组信号S_P的正确性。如图4所示，检测单元204包含有一高通滤波器402及一能量检测单元404。高通滤波器402用来提取分组信号S_P的一高频部分。能量检测单元404耦接于高通滤波器402，用来检测分组信号S_P的能量大小，以产生检测结果R₂。举例来说，在蓝牙无线通信***中，承载存取码部分的分组信号采用高斯频移键控调制。假设鉴别器是采用相邻时间的输入信号差的方式设计，输出值介于-π至+π之间，因此，当输入鉴别器的信号为一纯噪声或是一高斯频移键控调制信号时，两者经鉴别器的输出能量大约相同。而当高斯频移键控调制信号经由鉴别器解调后，该鉴别器输出的二元相移键控调制信号的能量分布通常会集中在低频部分，而在高频部分具有的能量相当小。但是，如果将纯噪声经由鉴别器解调后的能量，通常会集中在高频与低频部分，且鉴别器的输出能量与输入信号的强度通常没有特别关联。如此一来，通过检测单元204的高通滤波器402将正常分组信号可能存在的低频范围的信号滤除。然后，能量检测单元404若在高频频段检测到能量，则表示所检测分组信号S_P受到噪声的严重干扰或者是分组信号S_P非为由高斯频移键控调制信号所解调而成的分组信号，即分组信号S_P非为一存取码信号。简单地说，检测单元204检测分组信号可能存在的频段以外的能量，以判断分组信号非为一噪声或者是与无线通信装置不相关的分组信号。因此，如果比对单元202的比对结果是相符的，但是，实际上却是噪声造成的假警报时，通过检测单元204的第二道检验，将可以有效降低此种问题发生的机率。

进一步说明能量检测单元404检测分组信号S_P的能量大小，请参考图5，图5为图4中能量检测单元404的示意图。如图5所示，能量检测单元404包含有一绝对值运算单元502、一第二比较单元504、一累计能量单元506及一第三比较单元508。绝对值运算单元502耦接于高通滤波器402，用来对已滤除低频部分的分组信号S_{P_H}执行一绝对值运算，以取得分组信号S_{P_H}的一振幅强度大小|S_{P_H}|。第二比较单元504耦接于绝对值运算单元502，用来根据一第二临限值TH₂及振幅强度大小|S_{P_H}|，产生一能量比较结果E₁。较佳地，可通过第二比较单元504比较分组信号S_P H的每一特定信号区间的瞬间能量值是否超过第二临限值TH₂。其中每一特定信号区间的瞬间能量值为分组信号S_{P_H}在每一特定信号区间的振幅强度大小|S_{P_H}|。在此情况下，如果比较结果为超过的情况时，则表示此段分组信号S_{P_H}于高频范围存在着能量，能量比较结果E₁设定为1；反之，则表示此段分组信号S_{P_H}于高频范围无存在能量，能量比较结果E₁设定为0。接着，使用耦接于第二比较单元504的累计能量单元506，将分组信号S_{P_H}的所有能量比较结果E₁累计计算，以产生一累计值E₂。最后，利用第三比较单元508，将累计值E₂与一第三临限值TH₃比较运算，来产生检测结果R₂。当累计值E₂超过第三临限值TH₃时，检测结果R₂指示为频段外有能量存在；当累计值E₂小于第三临限值TH₃时，检测结果R₂指示为频段外无能量存在。换句话说，累计值E₂小于第三临限值TH₃时，表示高频范围所存在的信号能量极少，尚于可容许范围内；而当累计值E₂超过第三临限值TH₃时，表示解调前的无线通信信号S_IN非为一高斯频移键控调制信号，因此，非为一存取码信号，可能为噪声或是其他信号。

因此，通过本发明实施例的分组检测装置20可滤掉分组信号的直流部分，以解决载波频率偏移所造成的影响，并通过使用高斯频移键控调制的存取码信号，在解调制后的信号会集中于低频的特点，而估测低频之外的频段的能量，来解决噪声带来的困扰，换句话说，本发明实施例通过双重验证方式来正确辨识分组的真确性，除了通过消除直流信号来处理载波频率偏移的影响，并可通过检测噪声存在的方式，有效达到降低假警报，提升分组检测能力。

值得注意的是，分组检测装置20为本发明的实施例，本领域技术人员当可据以做不同的变化，而不限于此。举例来说，前述的分组信号，前述存取码不限于数量、码长短，只要对应于该无线通信装置者皆可适用。前述无线通信信号较佳地为一高斯频移键控调制信号，而其对应的分组信号为一二元相移键控调制信号。此外，任何可以消除信号的直流部分的方式皆可用于直流消除单元302，举例来说，可以以一高通滤波器来实现。

关于图2的分组检测装置20的运作方式，请参考图6，图6为本发明实施例一流程60的流程图。流程60用于一无线通信装置评估所接收分组的正确性。流程60包含下列步骤：

步骤600：开始。

步骤602：通过该无线通信装置接收无线通信信号S_IN，并解调无线通信信号S_IN，以产生分组信号S_P。

步骤604：根据存取码C，比对分组信号S_P，以产生比对结果R₁。

步骤606：检测分组信号S_P的能量分布，以产生检测结果R₂。

步骤608：根据比对结果R₁及检测结果R₂，判断分组信号S_P是否属于该无线通信装置。

步骤610：结束。

流程60用以说明分组检测装置20的运作方式，详细说明及相关变化可参考前述说明，在此不赘述。

综上所述，本发明可滤掉分组信号的直流部分，以解决载波频率偏移所造成的影响，并使用高斯频移键控调制的存取码信号，使得经解调制后的信号会集中于低频，进而估测低频之外的频段的能量，来解决噪声带来的影响。换句话说，本发明通过双重验证方式来正确辨识分组的真确性，除了通过消除直流信号来处理载波频率偏移的影响，并可通过检测噪声存在的方式，有效达到降低假警报，提升分组检测能力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种用于一无线通信装置的分组检测方法，包含有：

通过该无线通信装置接收一无线通信信号，并解调该无线通信信号，以产生一分组信号；

根据一存取码，比对该分组信号，以产生一比对结果；

检测该分组信号的一能量分布，以产生一检测结果；以及

根据该比对结果及该检测结果，判断该分组信号是否属于该无线通信装置。

2.如权利要求1所述的分组检测方法，其中根据该存取码，比对该分组信号，以产生该比对结果的步骤包含有：

消除该分组信号的直流部分；

根据一存取码，比对该分组信号与该存取码的相关性，以产生一相关值；以及

根据一第一临限值及该相关值，判断出该比对结果。

3.如权利要求1所述的分组检测方法，其中检测该分组信号的该能量分布，以产生该检测结果的步骤包含有：

提取该分组信号的一高频部分；以及

检测该分组信号的能量大小，以产生该检测结果。

4.如权利要求3所述的分组检测方法，其中检测该分组信号的能量大小，以产生该检测结果的步骤包含有：

对该分组信号执行一绝对值运算，以取得该分组信号的一振幅强度大小；

根据一第二临限值及该振幅强度大小，产生一能量比较结果；

根据该能量比较结果，产生一累计值；以及

根据一第三临限值及该累计值，产生该检测结果。

5.如权利要求1所述的分组检测方法，其中根据该比对结果及该检测结果，判断该分组信号是否属于该无线通信装置的步骤，是当该比对结果指示为存取码相符，且该检测结果指示为频段外无能量时，判断该分组信号属于该无线通信装置。

6.如权利要求1所述的分组检测方法，其中该存取码对应于该无线通信装置。

7.如权利要求1所述的分组检测方法，其中该无线通信信号为一高斯频移键控调制信号，该分组信号为一二元相移键控调制信号。

8.如权利要求1所述的分组检测方法，其中该无线通信装置为一蓝牙无线通信装置。

9.一种分组检测装置，用于一无线通信装置，其中该无线通信装置接收一无线通信信号，并解调该无线通信信号，以产生一分组信号，该分组检测装置包含有：

一存取码比对单元，用来根据一存取码，比对该分组信号，以产生一比对结果；

一检测单元，用来检测该分组信号的一能量分布，以产生一检测结果；以及

一判断单元，耦接于该存取码比对单元及该检测单元，用来根据该比对结果及该检测结果，判断该分组信号是否属于该无线通信装置。

10.如权利要求9所述的分组检测装置，其中该存取码比对单元包含有：

一直流消除单元，用来消除该分组信号的直流部分；

一相关器，耦接于该直流消除单元，用来根据一存取码，比对该分组信号与该存取码的相关性，以产生一相关值；以及

一第一比较单元，耦接于该相关器，用来根据一第一临限值及该相关值，判断出该比对结果。

11.如权利要求9所述的分组检测装置，其中该检测单元包含有：

一高通滤波器，用来提取该分组信号的一高频部分；以及

一能量检测单元，耦接于该高通滤波器，用来检测该分组信号的能量大小，以产生该检测结果。

12.如权利要求11所述的分组检测装置，其中该能量检测单元包含有：

一绝对值运算单元，耦接于该高通滤波器，用来对该分组信号执行一绝对值运算，以取得该分组信号的一振幅强度大小；

一第二比较单元，耦接于该绝对值运算单元，用来根据一第二临限值及该振幅强度大小，产生一能量比较结果；

一累计能量单元，耦接于该第二比较单元，用来根据该能量比较结果，产生一累计值；以及

一第三比较单元，耦接于该累计能量单元，用来根据一第三临限值及该累计值，产生该检测结果。

13.如权利要求9所述的分组检测装置，其中当该比对结果指示为存取码相符，且该检测结果指示为频段外无能量时，判断该分组信号属于该无线通信装置。

14.如权利要求9所述的分组检测装置，其中该存取码对应于该无线通信装置。

15.如权利要求9所述的分组检测装置，其中该无线通信信号为一高斯频移键控调制信号，该分组信号为一二元相移键控调制信号。

16.如权利要求9所述的分组检测装置，其中该无线通信装置为一蓝牙无线通信装置。

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