[发明专利]四相移键控解调变器

说明书

本发明提供一种新颖的四相移键控(Quadrature Phase‑Shift Keying，QPSK)解调变器，称为蝴蝶结四相移键控(Bowknot Quadrature Phase‑Shift Keying，BQPSK)解调变器，其是利用一延迟电路以延迟一蝴蝶结四相移键控信号，将其与未延迟的蝴蝶结四相移键控信号混合，以输出一组IQ数据信号，同时利用一相位旋转电路，借由该解调正交数据信号以解出一回复时脉。本发明之一种蝴蝶结四相移键控解调变器不需要模拟数字转换器、也不需要拥有正交时脉的振荡器，而拥有高数据率、低功耗、架构简单和可靠的好处，且其于数字或模拟电路皆可实施。

【技术领域】

本发明是有关一种新颖的四相移键控解调变器，特别是一种具有低功耗的四相移键控解调变器。

【背景技术】

传统的四相移键控解调变器是由模拟数字转换器把四相移键控信号转成数字码，再通过基频数字信号处理器回复数据和时脉，随着时代对速度要求越来越高，高速的模拟数字转换器和数字模拟转换器是非常耗电，设计难度也提高许多。近年来最常见的四相移键控解调变器架构为Costas loop，该架构去除了非常耗电的数字模拟转换器，Costasloop包含两个平行的锁相回路，分别为I分支和Q分支，两分支有90度相位差，常见的做法是由振荡器产生两倍载波频率，再通过数字正交信号产生器产生两个相位相差90度的同频率信号，振荡器操作频率锁定在两倍载波频率，会提高的功率消耗。传统四相移键控解调变器有以下缺点:1.功率消耗高。2.传输数据速率有限。3.电路复杂度高。4.大面积。

然而，对于特定严格要求低功耗和低发热的接收机或是无电池装置，例如生医植入式芯片、环境监测系统以及物联网等，该多个装置需要一个具有低功耗与小面积的解调变器来接收数据，传统解调变器功耗占其整体系统功耗的比例过大而无法满足上述需求。

综上所述，提供一种具有低功耗的四相移键控解调变器便是目前极需努力的目标。

【发明内容】

传统的四相移键控解调变的方式是利用高于载波频率的时脉，对QPSK信号取样来获得解调变IQ数据。然而要产生高频时脉不仅使电路的复杂度提高，也会大幅增加功率消耗。本发明提出新式的四相移键控解调变技术，称为蝴蝶结四相移键控(BQPSK)，利用简化相位转换的状态，来降低解调变的难度。

请参照图1，比对典型的四相移键控的星座图、常见的偏移四相移键控(OffsetQuadrature Phase-Shift Keying,OQPSK)的星座图和本发明提出的蝴蝶结四相移键控的星座图，四相移键控调变信号有12个相位转换的状态和4个相位重复的状态，偏移四相移键控调变信号减少四相移键控调变信号的中的4个相位转换，像是0°与180°之间以及90°与270°之间的转换路径，蝴蝶结四相移键控调变信号减少四相移键控调变信号的中的4个相位转换，例如0°与270°之间以及90°与180°之间的转换路径。

本发明提供一种蝴蝶结四相移键控解调变器，其是利用一延迟电路以延迟一蝴蝶结四相移键控信号，将其与未延迟的蝴蝶结四相移键控信号混合，以输出一组IQ数据信号。本发明的一种蝴蝶结四相移键控解调变器拥有高数据率、低功耗、架构简单和可靠的好处，且其于数字或模拟电路皆可实施。

本发明一实施例的蝴蝶结四相移键控解调变器包含一延迟电路以及一决策电路。延迟电路接收一蝴蝶结四相移键控信号，并使蝴蝶结四相移键控信号延迟一第一延迟时间，以输岀一第一延迟信号；以及延迟电路使该蝴蝶结四相移键控信号延迟一总计延迟时间，以输出一第二延迟信号或一第二延迟反相信号，其中该第二延迟反相信号与第二延迟信号互为反相关系。决策电路与延迟电路电性连接。决策电路混合蝴蝶结四相移键控信号及第二延迟信号或第二延迟反相信号以产生一第一外差信号，并依据第一外差信号取样蝴蝶结四相移键控信号，以输出蝴蝶结四相移键控信号中的一I数据信号；以及决策电路混合第一延迟信号及蝴蝶结四相移键控信号以产生一第二外差信号，并依据第一外差信号取样第二外差信号，以输出蝴蝶结四相移键控信号中的一Q数据信号。