接收和解码信号的方法、器件和系统技术方案

一种方法可以包括对信号进行接收和采样。信号可以对数据包进行编码。对于信号的选中数量的样本中的每个样本，可以在接收器中产生并储存表示信号与参考函数的相关性的包括成对值的切片。然后，可以检测数据包的存在，以及从储存的切片来对检测到的数据包进行解码。在对接收到的信号进行采样时可以执行产生和储存切片的步骤。当切片被产生且被储存时，可以舍弃信号的采样值。可以操纵信号的切片表示来产生具有灵活的带宽和中心频率的滤波器。

Methods, devices and systems for receiving and decoding signals

【技术实现步骤摘要】
接收和解码信号的方法、器件和系统本申请是于2014年09月19日提交的国际申请号为PCT/US2014/056576、专利技术名称为“使用切片和扭曲在存在噪声的情况下接收和解码信号的方法、器件和系统”并于2016年03月21日进入中华人民共和国国家知识产权局国家阶段、申请号为201480051986.3的中国专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
可摄入传感器可以包括低功率通信器，低功率通信器的发送通过可以穿戴在体外的接收器来接收。考虑到可用功耗和存储器大小，传统的“身体通信系统”应当能够在预定量的时间内处理高速原始数据。在传统的接收器中，进入信号穿过包括模拟滤波器和模拟电子放大器的“模拟前端”电路。模拟滤波器通常具有宽的带宽，以允许检测由发送器载波频率的制造容差所确定的所有可能的传输频率。在模拟前端中提供的滤波是适度的，且允许大量的噪声与期望信号一起通过。在模拟放大和滤波之后，通过模数转换器(ADC)来对信号进行数字化。对接收到的信号的剩余处理可以在数字硬件(诸如嵌入式微处理器、状态机、逻辑门阵列等)中的进行。现已数字化的信号可以穿过一个或更多个窄带数字滤波器以在尝试解码之前去除尽可能多的噪声。在接收器对载波频率的估算具有大量不确定性的情况下，需要接收器从更宽带宽的数字滤波器开始，从而容许更大量的噪声。更大量的噪声意味着可能完全错过微弱的信号。然而，为了消除大量的噪声，接收器可以应用具有窄带宽的数字滤波器。但是，如果窄滤波器以不正确的载波频率为中心，则可能完全错过进入信号。因此，为了对进入信号的有效检测和解码，必须在用来去除尽可能多的噪声的窄带宽滤波器与用来在接收器对进入载波频率的了解不精确时增大捕获信号载波频率的可能性而具有更大带宽的滤波器之间取得平衡。因此，接收器可以被配置成反复地调节窄滤波器的中心频率，将其移动至新的中心，以及其后再次尝试检测。这种用窄带宽滤波器来搜索载波的过程耗时又耗能。重要的是，为了在新的中心频率处重新过滤，接收器必须在存储器中保留原始数据记录的拷贝，或者如果原始数据不可得，则捕获崭新的数据记录。此过程不仅需要大量的存储资源(尤其是使用高精度ADC时)，还消耗大量的设备电池寿命仅用于识别进入信号的载波频率。
技术实现思路
本专利技术在其第一方面提供一种如下所说明的方法。一种方法，包括：接收信号，所述信号对数据包进行编码；对信号进行采样来产生采样值；通过将采样值与第一参考模板和第二参考模板进行相关来从采样值产生包括多个切片的切片记录，第一参考模板包括第一参考函数，第二参考模板包括与第一参考函数正交的第二参考函数；将切片记录与储存的模板进行互相关来产生互相关项；以及针对储存的模板的宽度来确定互相关项的幅度何时超过预定阈值。其中，预定阈值是预定噪声阈值。可选地，其中，储存的模板包括数据包的前导的切片记录。可选地，其中，第一参考函数包括余弦函数，以及其中，第二参考函数包括正弦函数。确定的步骤包括通过频率偏移值来对所述多个切片中的至少一些进行扭曲，以及从扭曲切片产生滤波器。可选地，所述方法还包括判断载波频率是否在产生的滤波器的通带之内。可选地，其中，扭曲和产生的步骤包括：对产生的滤波器的中心频率进行偏移，而不需要重新获取信号或对信号重新进行采样。可选地，所述方法还包括确定接收到的信号的载波频率。所述方法还包括在产生切片记录之后舍弃接收到的信号的采样值。本专利技术在其第二方面提供一种如下所说明的方法。一种方法，包括：接收信号；对信号进行采样来产生采样值；将采样值与在第一频率处获得的值的预定的第一模板和第二模板进行相关来产生第一频率处的多个切片；将产生的第一频率处的所述多个切片中的至少一些转变为与第一频率不同的第二频率处的切片；从第二频率处的切片来产生第一滤波器；将产生的第一频率处的所述多个切片中的至少一些转变为与第一频率和第二频率不同的第三频率处的切片；以及从第三频率处的切片产生第二滤波器。可选地，其中，从产生的所述多个切片来执行转变和产生的步骤，而不需要重新获取信号或对信号重新进行采样。可选地，所述方法还包括：在产生第一频率处的所述多个切片之后，舍弃所产生的接收到的信号的采样值。可选地，所述方法还包括：在第一滤波器的通带之内检测第一载波频率，以及在第二滤波器的通带之内检测第二载波频率。本专利技术在其第三方面提供一种如下所说明的方法。一种方法，包括：接收信号，所述信号对第一频率处的数据包进行编码；对接收到的信号进行量化来产生在预定噪声阈值之上或之下的采样值；将采样值与在第二频率处获得的值的第一模板和第二模板进行相关来产生第二频率处的多个切片，第二频率与第一频率不同，每个切片包括成对值；将第二频率处的所述多个切片中的至少一些转变为在第二频率加上或减去偏移值处的切片；以及通过对转变的切片进行组合来产生具有在第二频率加上或减去偏移值处的中心频率的滤波器。可选地，其中，量化的步骤包括：使用1位模数转换器来产生采样值。本专利技术在又一个方面提供一种程序。这种程序可以通过自身提供，或者通过载体媒介来承载。载体媒介可以为记录媒介或其他储存媒介。传输媒介可以为信号。根据一个实施例，一种方法可以包括：对信号进行接收和采样。信号可以对数据包进行编码。对于信号的选中数量的样本中的每个样本，可以产生并储存包括成对值的切片。然后可以检测数据包的存在，以及从储存的切片来对检测到的数据包进行解码。信号的样本可以表示信号与接收器中的参考函数的相关性。可以在对接收到的信号进行采样时执行产生和储存切片。当切片被产生且被储存时，可以舍弃信号的采样值。可以操纵信号的切片表示以产生具有灵活的带宽和中心频率的滤波器。根据一个实施例，一种对到达接收器的信号进行检测和解码的方法可以从接收器接收进入信号开始，在模拟前端可选地执行一些模拟预处理(例如，放大和滤波)，其后可以在ADC中对预处理过的数据进行采样。根据一个实施例，然后可以使用例如相关性算法来将采样的原始数据与储存在存储器中的内部参考模板进行比较。一种示例性技术包括在一段时间将采样的进入信号与预定参考模板进行相关。实施例解决了在捕捉和储存大量高速样本(其耗尽计算容量和存储器大小)时固有的问题。实施例通过捕捉“切片”来解决这两个问题。根据一个实施例，切片数据表示包含足够信息，以高效且紧凑地表示进入信号以及实施几乎任何带宽的滤波器。根据一个实施例，切片可以经历扭曲运算，切片集通过扭曲运算而按照有用的方式来转变以完成检测过程。实际上，根据一个实施例，可以对切片进行组合以创建可选地具有宽或窄通带的滤波器。根据实施例，扭曲运算可以被配置为将捕捉的一个频率处的切片转变成另一个附近频率处的切片。这种扭曲运算可以通过被配置用来找到进入载波频率和在噪声环境中找到数据包的证据的算法来执行。根据实施例，信号数据的切片表示结合扭曲函数表示利用合适的硬件和存储资源执行复杂的检测算法的新型且高效的方法。通过下面的参照附图的对示例性实施例的描述，本专利技术的进一步的特征将变得明显。附图说明图1示出根据一个实施例的各种波形和示例性切片。图1还示出根据一个实施例的包括配置的发送器和接收器的系统。图2A图示两个采样波形的相关性。图2B图示根据一个实施例的计算一项(在此情况下为正弦项)的方式。图3图示根据一个实施例的计算组合切片项(在此情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：接收信号，所述信号对数据包进行编码；对信号进行采样来产生采样值；通过将采样值与第一参考模板和第二参考模板进行相关来从采样值产生包括多个切片的切片记录，第一参考模板包括第一参考函数，第二参考模板包括与第一参考函数正交的第二参考函数；将切片记录与储存的模板进行互相关来产生互相关项；以及针对储存的模板的宽度来确定互相关项的幅度何时超过预定阈值。

【技术特征摘要】
2013.09.20 US 61/880,7861.一种方法，包括：接收信号，所述信号对数据包进行编码；对信号进行采样来产生采样值；通过将采样值与第一参考模板和第二参考模板进行相关来从采样值产生包括多个切片的切片记录，第一参考模板包括第一参考函数，第二参考模板包括与第一参考函数正交的第二参考函数；将切片记录与储存的模板进行互相关来产生互相关项；以及针对储存的模板的宽度来确定互相关项的幅度何时超过预定阈值。2.如权利要求1所述的方法，其中，预定阈值是预定噪声阈值。3.如权利要求1所述的方法，其中，储存的模板包括数据包的前导的切片记录。4.如权利要求1所述的方法，其中，第一参考函数包括余弦函数，以及其中，第二参考函数包括正弦函数。5.如权利要求1所述的方法，还包括：确定接收到的信号的载波频率。6.如权利要求1所述的方法，其中，确定的步骤包括：通过频率偏移值来对所述多个切片中的至少一些进行扭曲，以及从扭曲切片产生滤波器。7.如权利要求6所述的方法，还包括：判断载波频率是否在产生的滤波器的通带之内。8.如权利要求6所述的方法，其中，扭曲和产生的步骤包括：对产生的滤波器的中心频率进行偏移，而不需要重新获取信号或对信号重新进行采样。9.如权利要求1所述的方法，还包括：在产生切片记录之后舍弃接收到的信号的采样值。10.一种方法，包括：接收信号；对信号进行采样来产生采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：切丽·库什纳，罗伯特·佛莱明，威廉·H·麦卡利斯特，马克·兹德布利克，
申请(专利权)人：普罗秋斯数字健康公司，
类型：发明
国别省市：美国,US