接收机和操作接收机以处理数据包的前导码的方法技术

本公开提供了接收机和操作接收机以处理数据包的前导码的方法。改进的接收机用于数据包通信中，其中配置接收机的增益和识别数据包中的前导码的过程变得更加鲁棒性。改善的接收机不需要依赖超过触发门限的接收功率电平来启动增益控制。相反，增益控制在接收机等待数据包时运行。频率校正过程可以与增益控制过程同时运行。

【技术实现步骤摘要】
接收机和操作接收机以处理数据包的前导码的方法
本公开涉及用于提高通信系统中的前导码的检测精度的方法和装置。这是在不需要增加前导码的持续时间的情况下实现的。
技术介绍
有许多无线通信系统正在使用中。这些经常使用数据包在发射机和接收机之间传输数据。当发射机希望发起消息发送时，接收机不会预先知道。现有接收机倾向于“倾听”能量超过阈值的潜在信号。一旦超过阈值，如果超过阈值的信号变为数据包，接收机将尝试执行自动增益控制(AGC)，该期间应包含数据包的前导码。接收机可能会受噪声或其他干扰或温度或环境因素的影响而触发复合接收机增益。这种干扰可能发生得足够接近数据包的开始，从而干扰接收机内实现的自动增益控制功能。
技术实现思路
本公开涉及一种改进的操作接收机的方法，使得其增益调整过程在存在干扰信号时更稳健。根据本公开的第一方面，提供一种操作接收机以处理数据包的前导码的方法。所述方法包括：通过使用增益控制器来操作接收机增益调整，以调整射频放大器增益。增益控制操作在数据包的接收之前开始并且一直运行，直到接收机已经将前导码或者前导码的一部分识别为足够的可信度为止。一旦所述前导码被识别，则增益控制操作完成，并且然后增益可以保持固定以接收数据包的其余部分。优选地，在执行增益调整的同时执行接收机频率偏移校正。并行执行增益和频率调整的操作允许在将数据包“锁定”而无需扩展前导码序列的情况下实现提高的准确度。与现有技术方案相比，这种方法还使得更多的前导码的每个自动增益控制和频率偏移校正过程能够工作。根据本公开的另一方面，提供依照第一方面的方法操作的频率接收机。频率接收机可以与发射机相关联地提供，以允许与远程设备的双向通信。这里公开的方法和接收机可以用于根据诸如高斯频移键控、GFSK、传输方案之类的密钥方案的数据通信。本文所述的方案可以用于多个设备之间的通信，以便在自组织网络中操作，例如作为“物联网”IOT的一部分，位于住宅或商业周围的网络以及个人设备，包括娱乐和健身跟踪器或需要能够在相对短的范围内传输数据的医疗设备和工业设备上。附图说明现在将参照附图仅以非限制性示例的方式描述本公开的实施例，其中：图1示意性描述了数据包数据包在发射机和接收机之间的传输；图2示意性描述了在接收到数据包后以接收机的方式执行的过程；图3示意性描述由根据本公开操作的接收机执行的处理；图4是构成本公开的实施例的接收机的示意图；图5示意性描述了第一和第二相关器一起操作以从数据包恢复前导码的动作；图6a、6b和6c分别示出了来自第一相关器、第二相关器的输出和相关器输出的和的例子；图7示意性描述了相关器的操作以确定前导码是否已经定位；图8示意性描述了对于接收机处的输入符号是8倍采样的实施例的相关器输出的示例；图9示意性描述了在接收机内执行的处理步骤；图10示意性描述了在存在噪声的情况下以及存在代表接收机灵敏度极限的信号时平均输出的平均值；图11示意性描述了如何选择平均值；和图12示出了用于选择解调器的过采样输出中适当的一个以提供给位恢复电路的“眼”时序图。具体实施方式如前所述，有几种无线通信方案以数据包的形式在发射机和接收机之间传输数据。图1示意性描述了发射机1将数据准备为数据包2的无线通信系统的示例，该数据包发送给天线3，使得根据适当的传输方案调制的数据可以通过方式传播通信介质5的信号传输到接收机10的天线8。接收机10用于解调发送的无线电信号并恢复在发射机1编码的数据。数据通常以包含已知位数的数据包2的形式发送。数据包2包括一些控制数据，例如前导码以及识别预期接收机的访问地址。这种通信方案的例子包括频移键控方案，例如高斯频移键控。然而，本公开的教导适用于采用前导码的任何通信系统。因此，本专利技术适用于许多通信方案，例如蓝牙低功耗BTLE，有时也被称为蓝牙智能。图2示意性描述了数据包2的引导部分以及接收该数据包时接收机执行的动作。当图1的发射机1被指示发送数据时，它首先给其振荡器和发送放大器上电，由此产生出现增加强度的连续波信号的一部分数据包，直到发射机达到其标称发射功率为止。图2中该区域被指定为20。一旦发射机操作已经建立，就发送前导码22。前导码包含发射机和接收机均已知的预定比特序列。例如，发射机可以发送包含排列为“10101010”的8位的前导码。应该理解，其他前导码是可能的。一旦完成了前导码22，发射机就发送一个地址24，该地址表示接收机和设备的标识符，这些标识符用于接收在数据包中发送的消息。接收机地址通常是已知的，因为发射机和接收机在某些时候已经“配对”以建立它们之间的通信。一旦访问地址24已经完成，则发送数据包的剩余部分26。这部分包括发射机打算发送给接收机的数据有效载荷。图1的接收机10听取在其天线处接收到的信号。接收机不知道它与发射机之间的距离。同样，它不具备传播介质的知识。因此，接收机假定最坏的情况是必须寻找最小强度的信号。这可以确保弱信号或远端信号不会丢失。然而，这种方法的确带来了以下可能性：较强的信号会使放大器的输入级饱和或导致后续的电子设备(如模数转换器)被迫超出范围。图2示出了接收机响应于数据包到达接收天线8而执行的功能。在第一操作中，接收机注意到在接收天线8处检测到的能量水平超过阈值并且断言能量检测信号30。然后，这引起接收机改变其放大器的增益，这通常意味着从最大值减小增益，直到在前导码期间输入功率的幅度落入可接受限度内为止。调整增益所用的时间由图2中的方框32表示。一旦增益已被调整，AGC完成信号34被断言。应该注意，执行由方框32表示的自动增益控制所需的时间是变化的。如果输入信号相对较弱，那么接收机的RF放大器和其他输入级放大器所需的增益变化相对适中，因此可以很快完成。但是，如果信号非常强，那么可能需要进行几次增益调整，直到正确设置增益以避免信号电子器件或模数转换器饱和为止。如框42所示，AGC完成信号的断言使得能够开始自动频率校正过程。如稍后将讨论的，自动频率校正过程可以仅用于估计发射机的频率的载波与接收机的标称接收频率之间的差异或偏移。自动频率校正处理的完成导致AFC完成信号44被声明。AFC完成信号的断言启动了一个程序的开始，以识别数据包中编码的访问地址。这在块50指示的时间段期间执行，并且一旦找到并解码了访问地址信号并且解码了访问地址找到信号52就被声明。如果访问地址50对应于接收机的地址，接收机然后继续接收并解码数据有效载荷26。如果地址不匹配，则接收机知道数据不是针对它的，如果是的话期望的可以忽略数据包的其余部分，使得它可以重新启用能量和数据包检测过程以监视后续数据包的接收。例如，在蓝牙低能量传输方案中，前导码的持续时间相对较短，为8μs。图2的方法所示的方案易受该方案的能量检测阶段的故障或干扰。例如，接收机可能处于嘈杂的环境中。这可能发生在接收机处于WiFi节点严重占用的环境中。例如，Wi-Fi发射机和接收机，即根据IEEE802.11协议操作的设备可以使用2.4GHz、3.6GHz、4.9GHz、5GHz和5.9GHz频带的五个不同的频率范围。蓝牙的工作频率为2.45GHz(2.402至2.480GHz)。因此，尽管提供了滤波器等，但由于频率非常接近，来自WiFi设备的以高功率操作并且靠近(例如，蓝牙接收机)的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作接收机以处理数据包的前导码的方法，所述方法包括：通过使用增益控制器来操作接收机增益调整，以基于所述前导码的量级来调整射频放大器增益，其中一旦所述前导码被识别，则增益控制操作完成。

【技术特征摘要】
2017.03.10 US 15/455,5561.一种操作接收机以处理数据包的前导码的方法，所述方法包括：通过使用增益控制器来操作接收机增益调整，以基于所述前导码的量级来调整射频放大器增益，其中一旦所述前导码被识别，则增益控制操作完成。2.权利要求1所述的方法，其中通过将所述前导码的一部分定位到预定的确定阈值来识别所述前导码。3.权利要求1所述的方法，其中对所述前导码被接收和识别之前接收的信号执行所述增益调整。4.权利要求1所述的方法，还包括在执行接收机增益调整的同时执行接收机频率调整。5.权利要求1所述的方法，其中所述前导码使用多个相关器来识别，每个相关器查找所述前导码序列的相应部分。6.权利要求5所述的方法，其中所述相关器处理从解调器接收的Q个样本的序列，并且形成Q个样本的滑动平均值。7.权利要求6所述的方法，其中Q个样本中的每一个基于滑动平均值修改其值以形成修改的样本。8.权利要求7所述的方法，其中将所述修改的样本与所述前导码的一部分相关，并且将所述相关器输出中的转折点与阈值进行比较以检测所述前导码。9.权利要求8所述的方法，其中所述转折点是最小值，并且多个连续最小值的量级与阈值进行比较，或其中所述转折点是最大值，并且多个连续最大值的量级与阈值进行比较。10.权利要求9所述的方法，其中所述阈值的值根据必须通过阈值的测试集合的最小值或最大值的数量而变化，以确定所述前导码的存在。11.权利要求1所述的方法，其中所述增益控制器在所述数据包到达所述接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·奥布赖恩，S·F·塞克斯顿，J·奈克，D·G·欧基夫，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM