用于检测蓝牙低功耗分组的控制器制造技术

本申请公开一种用于蓝牙低功耗的前导码检测器，其包括：接收器，用于接收蓝牙分组；和能量检测控制器，用于以周期性的方式在T1期间启用接收器的供电，并在T2期间禁用接收器的供电，直到检测到分组能量增加，然后检测到前导码。在T1间隔期间，AGC过程操作，该过程也在寻找在相同T1间隔内或跨相邻T1间隔的样本之间的能量增加。如果检测到能量增加，则前导码检测器操作以确定是否存在前导码，并且如果前导码不存在，则该过程重新开始通过T1和T2的循环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测蓝牙低功耗分组的控制器
本专利技术涉及蓝牙分组的检测的装置和方法。具体地，本专利技术涉及蓝牙低功耗(BLE)分组的检测。
技术介绍
在低功率通信装备中，期望降低功耗需求。对于电池供电的网络站点，电流消耗决定了电池寿命。对于某些通信协议(诸如802.11的信标帧)，有可能在一些时间段内选择性地使站点上电，以节省功率。然而，对于在蓝牙协议上可操作的接收器，分组异步可能到达，从而要求网络站点连续供电。期望提供一种方法，以用于减少可以从远程站点接收分组的无线蓝牙接收器中的功耗同时确保不丢失任何这样的分组。专利技术目的本专利技术的第一目的是一种用于蓝牙低功耗(BLE)无线分组的低功率接收器，该BLE无线分组具有蓝牙前导码长度Tpre，该无线接收器具有前导码检测时间Tpd，该低功率接收器执行一系列可变长度的前导码检测周期，长度Tcyc的每个周期具有等于或小于要检测的最短预期分组前导码的持续时间，每个Tcyc具有操作间隔T1，以用于对接收的能量级进行采样并比较先前值与当前值以判断能量增加大于阈值，低功率接收器在随后的T2间隔期间断电，选择T1间隔和T2间隔的长度，以使T1足以允许从前导码中检测能量，然后检测前导码本身，同时降低T2间隔期间消耗的功率。本专利技术的第二目的是一种用于接收蓝牙无线分组的接收器的控制器，该接收器使用模数转换器提供基带信号的样本，该控制器在T1间隔和T2间隔的一系列周期内操作，该控制器在每个T1间隔期间对接收器上电，并在每个T2间隔中去除所述接收器的供电，控制器在T1间隔期间对基带信号进行采样，以执行自动增益控制(AGC)过程，并且还确定从先前样本到当前样本是否发生能量级增加，并当发生能量级增加到超出阈值时，断言分组检测并保持对接收器施加功率。
技术实现思路
一种用于蓝牙低功耗(BTLE)分组的接收器具有：模拟前端(AFE)，其用于将接收的无线信号放大并转换为基带；模数转换器，其用于数字化该基带信号；以及能量检测器，其耦合到模数转换器，以用于检测基带信号中的能量上升。在标称间隔T1内使无线接收器上电，在此期间，在模拟到数字输出上发生能量采样，并且然后在第二间隔T2期间使接收器断电，其中T1+T2具有周期时间Tcyc，其等于或短于要检测的无线分组的前导码，使得能量检测和前导码检测两者可以在T1间隔期间发生。在示例实施例中，无线分组由模数转换器采样，以检测从先前样本到当前样本的能量增加或者在从样本的历史到当前样本的能量增加。以这种方式，接收器能够在缩短的T1间隔中检测前导码并且在T2间隔期间不消耗功率。附图说明图1示出现有技术蓝牙低功耗分组格式。图2示出蓝牙接收器的框图。图3示出图2的示例能量检测控制器的操作的波形的点图。图4示出在能量检测控制器上操作的分组检测过程的流程图。具体实施方式图1示出现有技术蓝牙低功耗分组100，其具有大约8μs长的前导码字段102，随后是分组104的各个字段，分组104包括32位访问地址、分组PDU的可变长度数据部分以及用于错误检查和分组数据验证的CRC。期望接收器以周期性的间隔上电以检查前导码106，并且如果存在前导码，则保持上电以恢复分组字段104的其余部分，否则断电直到下一个前导码检测时段。图2示出示例RF接收器200，其具有天线202、具有低噪声放大器206的RF前端204、正交混频器220和228、用于将接收的RF与基带进行对话的本地振荡器230和224、低通(或可选地带通)滤波器208和210、用于执行增益控制的可变增益放大器212和214、滤波器216和218，以及模数转换器242和246，上述设备以足够低的采样率操作，以检测诸如从蓝牙分组接收的RF能量的增加。能量检测控制器254生成各种信号，以用于控制功率分配以及针对发生能量检测所需的各种信号的信号检查。蓝牙接收器的操作需要许多其他信号，但是示例图2被限制为仅有本专利技术的操作所需的信号。锁相环(PLL)功率250是使能信号，其向各种PLL和需要稳定时间Tpll的其他振荡器提供功率，稳定时间Tpll大约为6μs。在PLL和其他时钟稳定之后不久，RF/ADC功率252被启用，使得可以发生前导码检测所需的所有其余功能。图3示出本专利技术的操作和图2的控制器254的示例波形。使用在基带信号流302上操作的图2的A/D转换器242和246执行基带RF的采样，基带信号流302在连续流中包括来自蓝牙分组的RF、噪声和来自其他站点的干扰的相加混合。在可操作的T1采样间隔304随后是T2间隔305(在该T2间隔305中，接收器掉电并且不消耗功率)期间通过用A/D转换器242和246以低速率周期性地对基带302信号进行采样来执行前导码检测。T1304采样间隔和T2305断电间隔在持续时间Tcyc303中周期性发生，其中Tcyc等于或短于蓝牙分组前导码。如图1所示，在蓝牙低功耗情况下，分组前导码间隔为8μs长。BLE接收器200以10dB信号噪声干扰(SINR)比或更高的SINR操作。通过检查Rx1MHz滤波器输出上的功率上升，可以可靠地检测到低至6dB的信噪比。这将在数字基带处理器240中节省功率，但不会在模拟前端204的LNA、Rx混频器、LO缓冲器、RxABB和ADC中节省很多功率。一种可能的方法是使RF接收器和ADC接通并在lμs内稳定，并且采用细粒度的工作循环(duty-cycling)。当接收器正在监听广告帧时，示例T1/T2工作循环为T1＝2μs并且T2＝Nμs关闭，其中N在监听期间甚至可以高达10μs，并有效地将接收器用作带内(1MHz)能量上升传感器。在T1期间接通接收器并在T2期间关闭接收器的工作循环的第一方法直接提供了2-4倍的监听功率节省。在本专利技术的一个示例中，T1＝2μs并且T2＝2μs。在此示例中，最坏的情况是前导码与T2一致，因此首先检测到2μs前导码能量再进入采样，这留下6μs的前导码供AGC在解码图1的地址字段103之前稳定。T1＝2μs并且T2＝4μs的第二示例情况降低占空比并增加功率节省，但产生最坏情况的采样场景，其中首先检测到4μs前导码能量再进入前导码(其中前导码与T2一起开始)，仅剩下4μs完成AGC过程，该时间不足以完成AGC过程，因此AGC过程将在完成AGC过程之前操作至访问地址字段103。第二情况仍然可以用于具有单独信道的蓝牙LE广告帧，并且用于广告帧的访问代码103是稳健的。因为尚未建立主和从之间的时隙时间线，因此未对扫描接收器第一次接收的访问地址103以及广告帧进行正确解码是可接受的。因此，在初始广告扫描期间，错误的访问码相关性的指示不是问题。在前面的方法中，可以将向RF前端204、ADC242和246以及增益控制236供电的细粒度供电T1/T2循环用于对接收的信号能量进行“功率上升”检测，其中“细粒度”是指小于lμs的比特时间或8μs的前导码符号时间的1/2或1/4的采样时间。对于具有8μs前导码102的这些实施例，RFPLL和具有启动时间的任何时钟振荡器都保持在加电状态，如波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测具有前导码的蓝牙无线分组的系统，所述系统具有接收器、能量检测控制器和前导码检测器；/n所述接收器具有耦合到RF放大器的天线、可变增益放大器、用于将放大的RF信号转换为基带信号的混频器、用于对所述基带信号进行采样的至少一个模数转换器；/n所述能量检测控制器耦合到所述模数转换器，并控制所述可变增益放大器的增益，并且还在间隔T1和间隔T2的周期期间启用所述接收器的供电，所述能量检测控制器在每个所述间隔T1期间施加所述接收器的供电，并在每个所述间隔T2期间去除所述接收器的供电；/n所述前导码检测器可操作以用于检测蓝牙前导码，所述前导码检测器耦合到所述模数转换器输出，所述前导码检测器在检测到前导码时断言前导码检测；/n所述能量检测控制器在所述T1期间执行自动增益控制过程，并且还检查来自所述模数转换器的样本，当所述模数转换器的连续样本表现出超出阈值的信号电平增加时，所述能量检测控制器断言分组检测输出；/n在断言所述分组检测后，所述AGC过程停止，并且所述前导码检测器被启用以在所述T1的剩余部分期间检测前导码；/n如果发生前导码检测，则所述能量检测控制器保持所述接收器的供电，如果未发生前导码检测，则所述能量检测控制器去除所述接收器的供电直到随后的T1周期。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 62/599,5621.一种用于检测具有前导码的蓝牙无线分组的系统，所述系统具有接收器、能量检测控制器和前导码检测器；
所述接收器具有耦合到RF放大器的天线、可变增益放大器、用于将放大的RF信号转换为基带信号的混频器、用于对所述基带信号进行采样的至少一个模数转换器；
所述能量检测控制器耦合到所述模数转换器，并控制所述可变增益放大器的增益，并且还在间隔T1和间隔T2的周期期间启用所述接收器的供电，所述能量检测控制器在每个所述间隔T1期间施加所述接收器的供电，并在每个所述间隔T2期间去除所述接收器的供电；
所述前导码检测器可操作以用于检测蓝牙前导码，所述前导码检测器耦合到所述模数转换器输出，所述前导码检测器在检测到前导码时断言前导码检测；
所述能量检测控制器在所述T1期间执行自动增益控制过程，并且还检查来自所述模数转换器的样本，当所述模数转换器的连续样本表现出超出阈值的信号电平增加时，所述能量检测控制器断言分组检测输出；
在断言所述分组检测后，所述AGC过程停止，并且所述前导码检测器被启用以在所述T1的剩余部分期间检测前导码；
如果发生前导码检测，则所述能量检测控制器保持所述接收器的供电，如果未发生前导码检测，则所述能量检测控制器去除所述接收器的供电直到随后的T1周期。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述T1大约为2μs。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述T2为2μs或更长。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述蓝牙分组与蓝牙低功耗分组即BLE分组兼容。


5.根据权利要求1所述的系统，其中所述接收器具有由锁相环或晶体振荡器产生的时钟信号，所述锁相环或所述晶体振荡器在所述T1间隔和所述T2间隔期间保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·穆拉利，S·V·纳拉帕拉朱，
申请(专利权)人：硅实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US