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Dokumentenidentifikation DE102006034827B3 27.12.2007
Titel Adaptive Flankenentzerrung von ASK-modulierten Signalen
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Leutgeb, Thomas, Lieboch, AT;
Koroschetz, Helmut, Lieboch, AT
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Anmeldedatum 27.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006034827
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse H04L 25/08(2006.01)A, F, I, 20060727, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04L 27/06(2006.01)A, L, I, 20060727, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung schafft eine Signalverarbeitungsschaltung (100) mit einem Demodulator (110) mit einem Eingang (112) für ein Empfangssignal, wobei das Empfangssignal abfallende und ansteigende Signalflanken aufweist und der Demodulator (110) einen Ausgang (114) für ein demoduliertes Empfangssignal aufweist, das bei Signalflanken des Empfangssignals einen Übergang von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel oder umgekehrt aufweist, wobei ein Zeitpunkt des Übergangs von der Steilheit der Signalflanken abhängt. Die Signalverarbeitungsschaltung (100) weist ferner einen Signalgenerator (120) auf, mit einem Eingang (122) für das demodulierte Empfangssignal, der mit dem Ausgang (114) des Demodulators (110) gekoppelt ist und einem Ausgang (124) für ein korrigiertes demoduliertes Empfangssignal, das Übergänge aufweist, deren Zeitpunkte bezüglich Zeitpunkten der Übergänge des demodulierten Empfangssignals auf der Grundlage eines Referenzsignals eingestellt sind, um Einflüsse der Steilheiten der abfallenden und ansteigenden Signalflanken in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber dem demodulierten Empfangssignal zu reduzieren.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalverarbeitungsschaltung zur Demodulation von amplitudenmodulierten Signalen, wie sie beispielsweise bei RFID-Systemen vorkommen.

Die Amplitudenumtastung (Amplitude Shift Keying = ASK) ist eine digitale Modulationsart, die aufgrund ihrer aufwandsgünstigen Signalverarbeitung vielerlei Einsatzgebiete gefunden hat. Beispielsweise wird sie bei RFID-Systemen (RFID = Radio Frequency Identification) eingesetzt, die eine schnurlose Identifikation eines Transponders und schnurlose Datenübertragungen ermöglicht. Weitere Einsatzgebiete der Amplitudenumtastung sind beispielsweise im Bereich der Funkuhren zu finden, wo zur Zeitsynchronisation ein Trägersignal aktuelle Zeit- und Datumsinformation übermittelt. Ein weiteres Beispiel sind sogenannte Funkfeuer zur Ortsbestimmung. Hier wird ein Trägersignal zur leichteren Identifikation mit einem Dauerton im Audiobereich moduliert, der Audioton selbst wird wiederum entsprechend einem gewünschten Morsecode moduliert (getastet), so dass über das angepeilte Gesamtsignal sowohl die Richtungsbestimmung als auch die Identifikation des Senders selbst ermöglicht wird. Als einfachste Variante der Amplitudenumtastung ist das sogenannte On-Off-Keying (OOK) zu nennen. Bei diesem Verfahren wird ein Trägersignal an- bzw. ausgeschaltet, um eine binäre „1" bzw. eine „0" zu übertragen.

Die US 2006/0028342 A1 beschreibt eine Schaltung zur Detektion einer Einhüllenden, die zur Demodulation von hochmodulierten Signalen und hinsichtlich einer geringen Leistungsaufnahme optimiert. ist. Die beschriebene Schaltung zur Demodulation kann daher insbesondere in RFID-Systemen zum Einsatz kommen, in denen eine möglichst minimale Leistungsaufnahme solcher Detektoren angestrebt wird.

Die DE 10 229 460 B3 offenbart einen Spannungsfolger, der auch bei sehr kleinen Eingangsspannungen folgen kann. Es wird sichergestellt, dass die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung zusammen gegen Masse abfallen kann, was für viele Anwendungen ausreichend ist. Der offenbarte Spannungsfolger setzt sich aus mehreren Feldeffekttransistoren zusammen, und kann entsprechend in ASK-Demodulatoren eingesetzt werden.

Die DE 199 227 320 A1 offenbart ein Verfahren zur drahtlosen elektromagnetischen Übertragung von Daten als binäre Signale, welche als amplitudenmoduliertes Signal von einer Sendeeinrichtung ausgesendet, von einer Empfangseinrichtung empfangen und über eine einstellbare Komparatorschwelle in ein Rechtecksignal umgesetzt werden. Dabei wird die Impulsbreite des demodulierten Signals durch Nachführen der Komparatorschwelle auf einem wenigstens abschnittsweise bestimmten Sollwert gehalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung eine Signalverarbeitungsschaltung mit einem Demodulator mit einem Eingang für ein Empfangssignal, wobei das Empfangssignal abfallende und ansteigende Signalflanken aufweist und der Demodulator einen Ausgang für ein demoduliertes Empfangssignal aufweist, das bei Signalflanken des Empfangssignals einen Übergang von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel oder umgekehrt aufweist, wobei ein Zeitpunkt des Übergangs von der Steilheit der Signalflanken abhängt. Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst weiterhin einen Signalgenerator, mit einem Eingang für das demodulierte Empfangssignal, der mit dem Ausgang des Demodulators gekoppelt ist und einem Ausgang für ein korrigiertes demoduliertes Empfangssignal, das Übergänge aufweist, deren Zeitpunkte bezüglich Zeitpunkten der Übergänge des demodulierten Empfangssignals auf der Grundlage eines Referenzsignals eingestellt sind, um Einflüsse der Steilheiten der abfallenden und ansteigenden Signalflanken in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber dem demodulierten Empfangssignal zu reduzieren.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines korrigierten demodulierten Empfangssignals, mit einem Schritt des Demodulierens eines Empfangssignals, das abfallende und ansteigende Signalflanken aufweist, zum Erzeugen eines demodulierten Empfangssignals, das bei Signalflanken des Empfangssignals einen Übergang von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel oder umgekehrt aufweist, wobei ein Zeitpunkt des Übergangs von der Steilheit der Signalflanken abhängt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt des Erzeugens des korrigierten demodulierten Empfangssignals durch Einstellen von Zeitpunkten von Übergängen in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal bezüglich Zeitpunkten der Übergänge in dem demodulierten Empfangssignal auf der Grundlage eines Referenzsignals, um Einflüsse der Steilheiten der abfallenden und ansteigenden Signalflanken in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber dem demodulierten Empfangssignal zu reduzieren.

Kurzbeschreibung der Figuren

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein prinzipielles Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

2 ein prinzipielles Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

3 prinzipielle Signalverläufe zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

4 prinzipielle Signalverläufe eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

5 prinzipielle Signalverläufe zur Verdeutlichung der Verzerrungen durch reale Signalflanken; und

6 prinzipielle Signalverläufe zur Verdeutlichung der Verzerrungen durch reale Signalflanken.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Einhüllende eines ASK-modulierten Signals ist in 5 oben dargestellt. 5 zeigt zwei Signalverläufe für die Spannungen UASK und UDEM. Der obere Signalverlauf UASK zeigt die Einhüllende eines ASK-modulierten Signals. Der untere Signalverlauf zeigt ein Signal UDEM, welches beim Demodulieren aus dem Signal UASK extrahiert wird. Es wird dabei eine Schwellwertentscheidung getroffen, dies bedeutet, dass das Signal UASK gegen eine Schwelle UTHR verglichen wird. Der Schwellwert UTHR ist ebenfalls im Signalverlauf von UASK in 5 oben dargestellt. Beim Demodulieren wird nun die Spannung UASK gegen die Schwelle UTHR verglichen, und wenn das Signal UASK eine Amplitude aufweist, die größer ist als UTHR so nimmt das demodulierte Signal UDEM einen Signalpegel U1 an, ist die Amplitude von UASK niedriger als der Schwellwert UTHR, so nimmt das Signal UDEM den Signalpegel U2 an.

Der Signalverlauf von UDEM für einen beispielhaften Schwellwert UTHR ist in 5 unten für die beiden Signalpegel U1 und U2 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Zeitpunkte der Pegelwechsel im demodulierten Signal UDEM von der Flankensteilheit der Einhüllenden des ASK-modulierten Signals UASK abhängen. Je flacher beispielsweise eine abfallende Signalflanke im Signal UASK verläuft, umso später wird die Schwelle UTHR unterschritten, und umso später findet im demodulierten Signal UDEM ein Pegelwechsel statt. 5 verdeutlicht diesen Zusammenhang für einen relativ niedrig gewählten Schwellwert UTHR. Dies hat zur Folge, dass der eingehende Pegelwechsel im demodulierten Signal UDEM erst relativ spät stattfindet, wohingegen der ausgehende Pegelwechsel, der zur ansteigenden Signalflanke des Einhüllendensignals UASK gehört, relativ früh stattfindet. Nach Beginn der abfallenden Signalflanke im Einhüllendensignal UASK, vergeht relativ viel Zeit, bevor ein Pegelwechsel im demodulierten Signal UDEM stattfindet. Bei der darauffolgenden ansteigenden Signalflanke im Einhüllendensignal UASK findet der Pegelwechsel im demodulierten Signal UDEM relativ kurz nach Beginn der ansteigenden Flanke statt. Dies hat zur Folge, dass der Zeitraum zwischen den beiden Pegelwechseln im demodulierten Signal UDEM verkürzt wird. In 5 sind die zeitlichen Abstände zwischen zwei Signalflanken im Einhüllendensignal UASK durch gestrichelte Linien markiert.

Zwischen zwei Signalflanken liegt immer ein ganzzahliges Vielfaches einer ETU (ETU = Equivalent Time Unit). Eine ETU entspricht einer Symboldauer eines auf das Einhüllendensignal UASK aufmodulierten Symboles. In 5 sind im Vergleich dazu auch im demodulierten Signal UDEM Symboldauern durch gestrichelte Linien eingetragen. Hieran ist leicht zu erkennen, dass die Zeitdauer zwischen den beiden ersten Pegelwechseln im demodulierten Signal UDEM durch die Lage des Schwellwertes UTHR verkürzt wird. Dieser Effekt wird in 5 zusätzlich verdeutlicht dadurch, dass Abtastwerte, repräsentiert durch schwarze Punkte, in den Signalverlauf UDEM eingetragen sind. Ein Abtaster wird nach Detektion eines Pegelwechsels im demodulierten Signal während einer Symboldauer, die einer ETU entspricht, beispielsweise drei Abtastwerte bilden. Anhand dieser Abtastwerte kann nun ein Dekoder das tatsächliche Symbol dekodieren. Üblicherweise findet an dieser Stelle ein Mehrheitsentscheid statt. Im in 5 dargestellten beispielhaften Signalverlauf würde der Dekoder für das vierte Symbol einmal den Signalpegel U2 erhalten und zweimal den Signalpegelwert U1. Dies würde dazu führen, dass per Mehrheitsentscheid auf den Signalpegel U1 entschieden würde. Die beschriebene Vorgehensweise hat den Nachteil, dass auf diese Art und Weise Fehler im detektierten Empfangssignal, also in den empfangenen Daten auftauchen, die auf die endliche Steilheit der Signalflanken im Einhüllendensignal UASK zurückzuführen sind.

6 verdeutlicht einen weiteren Nachteil der beschriebenen Vorgehensweise. 6 zeigt den gleichen Signalverlauf eines Einhüllendensignals UASK mit einem Schwellwert UTHR, der im Vergleich zu dem in 5 dargestellten Verläufen höher angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass nun der Pegelwechsel bei einer abfallenden Signalflanke im Einhüllendensignal UASK im demodulierten Signal UDEM relativ zeitnah erfolgt. Dies ist in 6 unten dargestellt. Bei einer aufsteigenden Signalflanke im Signalverlauf der Einhüllenden UASK, treten nun erhebliche Verzögerungen bis zum Pegelwechsel im demodulierten Signal UDEM auf. Da der Schwellwert UTHR relativ hoch im Beispiel in 6 angenommen ist, dauert es bei einer flachen ansteigenden Signalflanke entsprechend länger, bis der Schwellwert UTHR überschritten wird. Die Verzögerung des Pegelwechsels im demodulierten Signal UDEM ist in 6 deutlich zu erkennen. In 6 sind ebenfalls Abtastwerte in Form von schwarzen Punkten eingetragen, wobei auch hier angenommen ist, dass ein Pegelwechsel im demodulierten Signal UDEM eine Folge von drei Abtastwerten pro Symboldauer oder ETU nach sich zieht. In 6 ist zu erkennen, dass im angenommenen Beispiel ein Dekoder nun fünf Symbole mit einem Signalpegel U2 detektieren würde anstatt nur Vieren, da sich durch den beschriebenen Effekt der Pegelwechsel nach dem letzten Symbol im demodulierten Signal UDEM verzögert. Auch im in 6 dargestellten Beispiel kommt es also zu einem Fehler, was ein großer Nachteil der beschriebenen Vorgehensweise ist.

Ein prinzipielles Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. 1 zeigt eine Signalverarbeitungsschaltung 100. Die Signalverarbeitungsschaltung 100 umfasst einen Demodulator 110, der einen Eingangsanschluss 112 und einen Ausgangsanschluss 114aufweist, und einen Signalgenerator 120, der einen Eingangsanschluss 122 und einen Ausgangsanschluss 124 aufweist.

Der Demodulator 110 verfügt über einen Eingang 112 für ein Empfangssignal, wobei das Empfangssignal abfallende und aufsteigende Signalflanken aufweist und der Demodulator 110 einen Ausgang 114 für ein demoduliertes Empfangssignal aufweist, das bei Signalflanken des Empfangssignals einen Übergang von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel oder umgekehrt aufweist, wobei ein Zeitpunkt des Übergangs von der Steilheit der Signalflanken abhängt. Der Signalgenerator 120 verfügt über einen Eingang 122 für das demodulierte Empfangssignal, der mit dem Ausgang 114 des Demodulators 100 gekoppelt ist. Der Signalgenerator 120 verfügt ferner über einen Ausgang 124 für ein korrigiertes demoduliertes Empfangssignal, das Übergänge aufweist, deren Zeitpunkte bezüglich Zeitpunkten der Übergänge des demodulierten Empfangssignals auf der Grundlage eines Referenzsignals eingestellt sind, um Einflüsse der Steilheiten der abfallenden und ansteigenden Signalflanken in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber dem demodulierten Empfangssignal zu reduzieren.

Der Signalgenerator 120 ist aufgrund der Kenntnis eines Referenzsignals, das beispielsweise einer bekannten Trainingssequenz entspricht, in der Lage, die Einflüsse realer Signalflanken in dem Empfangssignal zu reduzieren. Da der Zeitpunkt des Auftretens des Referenzsignals als auch das Referenzsignal selbst bekannt sind, lernt der Signalgenerator 120 aus dem zugehörigen Verlauf des demodulierten Empfangssignals, welche zeitliche Verschiebung Übergänge in dem demodulierten Empfangssignal durch die verzerrten Signalflanken im Empfangssignal erfahren haben. Basierend auf dieser Kenntnis, kann der Signalgenerator 120 sämtliche Übergänge in dem demodulierten Empfangssignal entsprechend anpassen.

Somit weisen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass durch zusätzliches Betrachten eines Referenzsignals, also eines bekannten Signals, und durch Messen der Zeiträume zwischen den zwei Pegelübergängen im demodulierten Empfangssignal, die Übergänge im demodulierten Empfangssignal entsprechend der durch verschiedene Signalflanken hervorgerufenen Verzögerungen korrigiert werden können. Die Korrektur des demodulierten Empfangssignals ermöglicht eine Datenübertragung mit reduzierter Bitfehlerrate, d.h. eine Datenübertragung wird zuverlässiger und robuster. Die Reduktion der Bitfehlerrate hat unmittelbar zur Folge, dass Informationen schneller und sicherer übertragen werden können.

Das Referenzsignal kann beispielsweise einer Startkennung entsprechen, d.h. zu Beginn eines Empfangssignals, befindet sich ein bekannter Sendesignalverlauf, der Aufschluss über die aufgetretenen Übergangsverzerrungen in einem demodulierten Empfangssignal gibt. So lange diese Verzerrungen als statisch betrachtet werden, kann der Signalgenerator 120 die Verzerrungen in nachfolgenden Pegelübergängen in dem demodulierten Empfangssignal korrigieren. Prinzipiell kann das Referenzsignal aus einem bekannten Sendesymbol oder auch aus einer Folge von bekannten Sendesymbolen bestehen, die sich auch wiederholen können, bzw. nach einer bekannten Sequenz in einem Sendesignal angeordnet sind.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung könnte anstatt einer Startkennung, die auch als Präambel bezeichnet wird, eine Mitambel oder eine Postambel gesendet werden. Radiosignale der hier betrachteten Kategorie werden oftmals in sogenannte Rahmen, die auch Frames oder Bursts genannt werden, eingeteilt. Eine Mitambel entspricht einer Trainingssequenz, also einem bekannten Referenzsignal, das in der Mitte eines solchen Rahmens gesendet wird. Analog wird unter einer Postambel eine Trainingsfrequenz verstanden, die am Ende eines solchen Rahmens oder Bursts gesendet wird. Es ist dabei erforderlich, dass die Signale zwischengespeichert werden, da die Einflüsse realer Signalflanken in dem Empfangssignal erst korrigiert werden können, wenn die entsprechende Trainingssequenz empfangen und die Signale entsprechend ausgewertet wurden. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung würde der Signalgenerator also das demodulierte Empfangssignal zwischenspeichern, nach Auftreten der Trainingssequenz die Verzerrungen der Übergänge in dem demodulierten Empfangssignal erlernen und anschließend ein korrigiertes demoduliertes Empfangssignal ausgeben, in dem die besagten Einflüsse reduziert sind.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung könnte das Referenzsignal bekannten Sendesymbolen entsprechen, die sich auch während eines Rahmens wiederholen können. Der Signalgenerator ist dann in der Lage, die aufgetretenen Verzerrungen neu zu erlernen, auf der Basis der wiederholten bekannten Sendesymbole. In diesem Fall könnte der Signalgenerator veränderliche Verzerrungen nachführen, auf der Basis des sich wiederholenden Referenzsignals.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird von einem Sender bei einer Datenübertragung zunächst eine bekannte Symbolfolge gesendet. Diese bekannte Symbolfolge entspricht dem Referenzsignal, so dass der Signalgenerator beim Erhalt des demodulierten Empfangssignals Kenntnis darüber besitzt, welche Zeit zwischen den ersten beiden Pegelübergängen im demodulierten Empfangssignal liegen muss. Er bestimmt dann die tatsächliche Zeit, die zwischen den ersten beiden Pegelübergängen im demodulierten Empfangssignal liegt und ermittelt daraus eine zeitliche Verschiebung, mit der er in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal Pegelübergänge im Vergleich zum demodulierten Empfangssignal anpasst. Dabei könnte der Signalgenerator beispielsweise nur Pegelübergänge, die bei abfallenden Signalflanken im Empfangssignal auftreten, anpassen oder auch nur diejenigen Pegelübergänge, die im demodulierten Empfangssignal bei ansteigenden Signalflanken im Empfangssignal auftreten. Prinzipiell sind jedoch beide Varianten und Kombinationen, d.h. Anpassungen der ansteigenden und der abfallenden Signalflanken möglich.

Ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung entsteht nun beispielsweise dadurch, dass im Falle von RFID-Anwendungen, die Transponder sicherer und schneller identifiziert werden können, bzw. Daten schneller verfügbar gemacht werden. Da gerade bei RFID-Systemen die Funkreichweite begrenzt ist, kommt es gerade im Grenzbereich der Funkreichweite solcher Systeme zu Verzerrungen. Durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird eine Erhöhung der Reichweite in RFID-Systemen erreicht. Beispielsweise bei der Anwendung von Funkuhren kann ein Empfänger das Empfangssignal, das sich in diesem Falle aus einer aktuellen Zeitinformation und einer Datumsinformation zusammensetzt, schneller empfangen und anzeigen. Auch hier erhöht sich die Reichweite des Systems. Im Bereich der Funkfeuer, d.h. im Bereich der Ortung und Positionsbestimmung, kann durch die vorliegende Erfindung zum einen die Bestimmung der Position selbst beschleunigt und in kürzerer Zeit durchgeführt werden, ferner wird eine genauere Positionsbestimmung möglich. Gerade im Bereich des Katastrophenschutzes, wie z.B. bei der Ortung und Bergung von Verletzten, kann die hier vorgestellte Erfindung entscheidende Vorteile bedingen.

Ein weiterer Vorteil eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kommt im Einsatz von RFID-Systemen in Reisepässen zur kontaktlosen Bestimmung der Personalien von Reisenden, bzw. deren biometrischer Daten zur Geltung. Weil mit der vorliegenden Erfindung RFID-Chips schneller und störsicherer ausgelesen werden können, ergibt sich ein unmittelbarer Vorteil bei der Abwicklung von Reisenden, beispielsweise an Flughäfen, Bahnhöfen und in Zügen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. 2 zeigt eine Signalverarbeitungsschaltung 200, die neben den bereits in 1 gezeigten Komponenten zusätzlich über einen Empfänger 130 verfügt. Der Empfänger weist einen Eingangsanschluss 132 und einen Ausgangsanschluss 134 auf, der mit dem Eingangsanschluss 112 des Demodulators gekoppelt ist. Der Empfänger 130 stellt dem Demodulator 110 das Empfangssignal zur Verfügung. Das Empfangssignal kann dabei beispielsweise die Einhüllende eines amplitudenmodulierten Signals sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein ASK-Signal (ASK = Amplitude Shift Keying) empfangen, und dessen Einhüllende dem Demodulator 110 weitergeleitet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel genügt das ASK-Signal der Norm ISO 14443, die RFID-Signalkomponenten beschreibt bzw. spezifiziert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel würde der Empfänger ein OOK-Signal (OOK = On-Off-Keying) empfangen, und die Einhüllende des Signals dem Demodulator 110 zur Verfügung stellen.

Zur Veranschaulichung einer Realisierung eines Ausführungsbeispiels sind in 3 zwei Signalverläufe 300 und 310 dargestellt. Der Signalverlauf 300 zeigt den Verlauf der Einhüllenden eines amplitudenmodulierten Signals UASK. Analog zu 5 ist ein Schwellwert UTHR eingezeichnet, anhand dessen der Demodulator Pegelübergänge in einem demodulierten Empfangssignal UDEM ermittelt. Wie bereits in 5 beschrieben, entscheidet der Demodulator beispielsweise auf einen Pegel U1, wenn die Signalamplitude des Einhüllendensignals UASK unterhalb des Schwellwertes UTHR liegt, bzw. auf einen Pegel der U2, wenn die Amplitude des Einhüllendensignals UASK oberhalb des Schwellwertes UTHR liegt. Das zugehörige demodulierte Empfangssignal UDEM ist in 3 im Signalverlauf 310 dargestellt.

Analog zu der 5 sind auch hier die zeitlichen Verschiebungen der Pegelübergänge im demodulierten Empfangssignal UDEM zu erkennen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermittelt der Signalgenerator 120 nun die Zeit tmeas_1 die der Zeitdauer zwischen den ersten beiden Pegelübergängen in dem demodulierten Empfangssignal UDEM entspricht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass ein Sender zunächst eine Startkennung aussendet. Diese Startkennung bildet das Referenzsignal, so dass der Signalgenerator 120 Kenntnis darüber besitzt, dass die Dauer zwischen den ersten beiden Pegelübergängen im demodulierten Empfangssignal UDEM einer Zeit tref entspricht. Basierend auf dieser bekannten Referenzzeit tref und der bestimmten Zeitdauer zwischen den Pegelübergängen tmeas_1, kann der Signalgenerator nun eine Zeit ermitteln, mit der der zweite Pegelübergang in dem in 3 dargestellten Beispiel verzögert werden muss. In 3 sind im Signalverlauf 310 ebenfalls Abtastwerte als schwarze Punkte eingezeichnet. Würde der Signalgenerator 120 das demodulierte Empfangssignal UDEM nicht korrigieren, so würde ein Abtaster während des letzten Symbols der Startkennung zwei Abtastwerte mit dem Pegelwert U1 bilden, und so würde es zu einem Fehler kommen. Der Signalgenerator 120 verzögert gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Pegelübergänge von U2 nach U1 um die Differenz zwischen tref und tmeas_1 Dies ist beispielhaft im Signalverlauf 310 durch gepunktete korrigierte Signalverläufe 320 angedeutet.

In 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel anhand der Signalverläufe mit einem anderen Schwellwert erläutert. 4 zeigt drei Signalverläufe 400, 410 und 430. Der Signalverlauf 400 zeigt erneut das Einhüllendensignal UASK mit einem Schwellwert UTHR, der im Vergleich zu 3 nun höher angesetzt ist. Dies führt, wie bereits an 6 erläutert, dazu, dass die Zeitdauer zwischen den ersten beiden Pegelübergängen in dem demodulierten Empfangssignal UDEM, welches im Signalverlauf 410 dargestellt ist, verlängert wird.

Analog zu dem Ausführungsbeispiel in 3, bestimmt der Signalgenerator 120 auch in diesem Ausführungsbeispiel die Zeit zwischen den ersten beiden Pegelübergängen in dem demodulierten Empfangssignal UDEM, die in 4 im Signalverlauf 410 als tmeas_2 dargestellt ist. Auch in diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass ein Sender zunächst eine Startkennung sendet, die dem Referenzsignal entspricht und deren Zeitdauer tref bekannt ist. Der Signalgenerator 120 kann nun aus der Differenz der gemessenen Zeit tmeas_2, zwischen den beiden ersten Pegelübergängen im demodulierten Empfangssignal UDEM, und der Referenzzeit tref die zeitliche Verschiebung der Pegelübergänge bestimmen, und im Folgenden Pegelübergänge in einem korrigierten demodulierten Empfangssignal entsprechend anpassen. Im in 4 betrachteten Beispiel könnte der Signalgenerator beispielsweise Pegelübergänge vom Signalpegelwert U1 zum Signalpegelwert U2 um eine entsprechende Differenz zwischen tmeas_2 und tref verzögern. Die beispielsweise so korrigierten Signalverläufe sind in 4 als gepunktete Signalverläufe 420 dargestellt. Dies hat zur Folge, dass die Zeiten zwischen Pegelübergängen in dem demodulierten Empfangssignal angeglichen werden, und die bereits in der Beschreibung zu 6 erwähnten Fehler vermieden werden. Da sich auch ein Abtaster nach den Pegelübergängen im demodulierten Empfangssignal UDEM richtet, wird sich auch das Symbolraster entsprechend verschieben. In 4 ist das Symbolraster des verzerrten Signals durch gestrichelte Linien angedeutet. Entsprechend der zeitlichen Verzögerung zwischen einem Pegelübergang U1 nach U2 und den korrigierten Signalverläufen 420, verschiebt sich ebenfalls das Symbolraster. Im Signalverlauf 430 ist das korrigierte demodulierte Empfangssignal UKDEM mit dem verschobenen Symbolraster und den Abtastwerten dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Signalgenerator 120 das demodulierte Empfangssignal UDEM korrigiert, und somit Dekodierungsfehler vermeidet.

Die Signalverläufe in den 3 bis 6 zeigen, dass es zu verschiedenen Fehlern in den demodulierten Empfangssignalen kommen kann. Signalverläufe in denen eine abfallende Signalflanke des Einhüllendensignals UASK weiter verschoben wird als eine ansteigende Signalflanke, sowie Signalverläufe, bei denen eine ansteigende Flanke des Einhüllendensignals UASK weiter verschoben wird als eine abfallende Signalflanke, können auftreten. Aufgrund verschiedener Signalflanken können auch unterschiedliche zeitliche Verschiebungen der Pegelübergänge bei abfallenden und ansteigenden Signalflanken auftreten. Beispielsweise kann es auch vorkommen, dass ein Pegelübergang sich über eine halbe Symboldauer verschiebt. Aufgrund einer Mehrheitsentscheidung eines Dekoders kann dann ein falsches Symbol dekodiert werden. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die so auftretenden Fehler zu korrigieren, und somit eine bessere und zuverlässigere Übertragungsqualität zu erreichen.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein großer Vorteil hinsichtlich der Stabilität der kontaktlosen Kommunikation, wie beispielsweise RFID-Anwendungen, bei Funkuhren oder bei der Positionsbestimmung erreicht. Da durch die vorliegende Erfindung die Stabilität und die Robustheit einer Übertragung gesteigert werden, wird die Zuverlässigkeit solcher Anwendungen erhöht. Gerade die Zuverlässigkeit bei der Positionsbestimmung kann z.B. im Hinblick auf Anwendungen im Katastrophenschutz erhebliche Vorteile bewirken.

100
Signalverarbeitungsschaltung
110
Demodulator
112
Eingangsanschluss Demodulator
114
Ausgangsanschluss Demodulator
120
Signalgenerator
122
Eingangsanschluss Signalgenerator
124
Ausgangsanschluss Signalgenerator
130
Empfänger
132
Eingangsanschluss Empfänger
134
Ausgangsanschluss Empfänger
200
Signalverarbeitungsschaltung
300
Signalverlauf des einhüllenden Signals UASK
310
Signalverlauf des demodulierten Empfangssignals UDEM
320
Signalverlauf des korrigierten demodulierten Empfangssignals
400
Signalverlauf des einhüllenden Signals UASK
410
Signalverlauf des demodulierten Empfangssignals UDEM
420
Signalverlauf der korrigierten Übergänge
430
Signalverlauf des korrigierten demodulierten Empfangssignals UKDEM


Anspruch[de]
Signalverarbeitungsschaltung (100) mit folgenden Merkmalen:

einem Demodulator (110) mit einem Eingang (112) für ein Empfangssignal, wobei das Empfangssignal abfallende und ansteigende Signalflanken. aufweist und der Demodulator einen Ausgang (114) für ein demoduliertes Empfangssignal aufweist, das bei Signalflanken des Empfangssignals einen Übergang von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel oder umgekehrt aufweist, wobei ein Zeitpunkt des Übergangs von der Steilheit der Signalflanken abhängt;

einem Signalgenerator (120) mit einem Eingang (122) für das demodulierte Empfangssignal, der mit dem Ausgang (114) des Demodulators (110) gekoppelt ist und einem Ausgang (124) für ein korrigiertes demoduliertes Empfangssignal, das Übergänge aufweist, deren Zeitpunkte bezüglich Zeitpunkten der Übergänge des demodulierten Empfangssignals auf der Grundlage eines Referenzsignals eingestellt sind, um Einflüsse der Steilheiten der abfallenden und ansteigenden Signalflanken in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber dem demodulierten Empfangssignal zu reduzieren.
Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß Anspruch 1, wobei Übergänge in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber Übergängen in dem demodulierten Empfangssignal, auf der Grundlage eines Vergleichs des Referenzsignals mit dem demodulierten Empfangssignal verschoben sind. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß Anspruch 2, wobei jeder zweite Übergang in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal aufgrund der Signalflanken des Empfangssignals gegenüber dem entsprechenden Übergang des demodulierten Empfangssignals verschoben ist. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß Anspruch 2, wobei jeder Übergang in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal aufgrund der Signalflanken des Empfangssignals gegenüber dem entsprechenden Übergang des demodulierten Empfangssignals verschoben ist. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Empfangssignal eine Startkennung aufweist, die auf einem bekannten Signalverlauf basiert, der dem Referenzsignal entspricht. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Empfangssignal Anteile aufweist, die auf sich wiederholenden Referenzsignalanteilen basieren, auf deren Grundlage die Zeitpunkte in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal eingestellt werden. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Referenzsignal einem bekannten Sendesymbol oder einer Folge von bekannten Sendesymbolen entspricht. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Referenzsignal periodisch auftretende Sendesymbole aufweist. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner einen Empfänger (130) aufweist, der einen Eingang (132) für ein amplitudenmoduliertes Signal und einen Ausgang (134) für eine Einhüllende des amplitudenmodulierten Signals aufweist. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß Anspruch 9, bei der der Empfänger (130) einen Eingang (132) für ein ASK-Signal (ASK = Amplitude Shift Keying) aufweist. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, bei der der Empfänger (130) einen Eingang (132) für ein Signal gemäß der Norm ISO 14443 aufweist. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der der Empfänger (130) einen Eingang (132) für ein OOK-Signal (OOK = On-Off-Keying) aufweist. Signalverarbeitungsschaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Demodulator (110) einen Schwellwertentscheider aufweist. Verfahren zum Erzeugen eines korrigierten demodulierten Empfangssignals, mit folgenden Schritten:

Demodulieren eines Empfangssignals, das abfallende und ansteigende Signalflanken aufweist, zum Erzeugen eines demodulierten Empfangssignals, das bei Signalflanken des Empfangssignals einen Übergang von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel oder umgekehrt aufweist, wobei ein Zeitpunkt des Übergangs von der Steilheit der Signalflanken des Empfangssignals abhängt;

Erzeugen des korrigierten demodulierten Empfangssignals durch Einstellen von Zeitpunkten von Übergängen in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal auf der Grundlage eines Referenzsignals, um Einflüsse der Steilheiten der abfallenden und ansteigenden Signalflanken in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber dem demodulierten Empfangssignal zu reduzieren.
Verfahren gemäß Anspruch 14, das ferner einen Schritt des Bestimmens einer zeitlichen Verschiebung durch Vergleichen des demodulierten Empfangssignals mit einem Referenzsignal aufweist, und ferner der Schritt des Erzeugens des korrigierten demodulierten Empfangssignals einen Schritt des Verschiebens der Übergänge in dem korrigierten demodulierten Empfangssignal gegenüber den Übergängen des demodulierten Empfangssignals um die zeitliche Verschiebung aufweist. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei im Schritt des Verschiebens abfallende Signalflanken in dem Empfangssignal verschoben werden. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei im Schritt des Verschiebens ansteigende Signalflanken in dem Empfangssignal verschoben werden. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Referenzsignal einer Startkennung in dem Empfangssignal entspricht. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem der Schritt des Bestimmens der zeitlichen Verschiebung basierend auf sich wiederholenden Referenzsignalanteilen wiederholt wird. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem das Referenzsignal ein bekanntes Sendesymbol oder eine Folge von bekannten Sendesymbolen aufweist. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20, das ferner einen Schritt des Empfangens eines amplitudenmodulierten Signals und des Bestimmens einer Einhüllenden des amplitudenmodulierten Signals aufweist. Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das amplitudenmodulierte Signal einen ASK-Signalanteil aufweist. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei das amplitudenmodulierte Signal einen Signalanteil der Norm ISO 14443 aufweist. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei das amplitudenmodulierte Signal einen OOK-Signalanteil aufweist. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, das ferner einen Schritt des Vergleichens des Empfangssignals mit einem Schwellwert umfasst. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 14 bis 25, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.






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