基于二进制帧的通信系统中的自适应检测阈值补偿技术方案

一种在基于二进制帧的通信系统中产生自适应阈值的方法，包括收集对应于起始位的接收信号的Kst样本；计算起始位的接收信号的参数Pst的估计值；基于Pst调整开始阈值；收集对应于停止位的接收信号的Ksp样本；计算停止位的接收信号的参数Psp的估计值；基于Psp调整停止阈值。

【技术实现步骤摘要】
基于二进制帧的通信系统中的自适应检测阈值补偿
本专利技术所披露的各种实施例涉及在基于二进制帧的通信系统中的自适应检测阈值补偿。
技术介绍
在非理想信道中传输已调制的数据的任何通信系统中，接收机在解调所接收信号时会造成信道损伤。在二进制数据通信系统的特定情况下，解调的效率在于接收机区分在所接收的信号中二进制“0”或二进制“1”的传输的能力。确定在任何给定时间的数据信道的工作特性，将允许接收机对信道损伤进行补偿。对于二进制数据通信，接收机可使用两个阈值来确定何时在接收信号中检测到二进制“0”或二进制“1”。在随着时间缓慢变化的信道中，这些阈值可随时间进行调整，以补偿在通道中的变化。通常情况下，数据信道可以通过导频信号或用以确定信道特性的其它信号来表征。其缺点是由于费用的增加和系统复杂性的加大导致数据吞吐量减少。
技术实现思路
各种实施例的简要总结如下。在下面的
技术实现思路
中可能会作一些简化或省略，其目的是强调和介绍各种实施例的一些方面，而不是限制本专利技术的范围。在接下来的部分，会详细描述各个实施例以便本领域的普通技术人员能够制造和使用本专利技术的思想。各种实施例涉及在基于二进制帧的通信系统中制造自适应阈值的方法，包括：收集与起始位相对应的接收信号的Kst样本；计算与起始位相对应的一个或多个接收信号参数Pst的估计值；基于Pst调整阈值；收集与停止位相对应的接收信号的Ksp样本，计算与停止位相对应的一个或多个接收信号参数Psp的估计值；基于Psp调整阈值。各种实施例涉及阈值补偿器，包括：帧位检测器；帧位收集器；帧位参数计算设备，以及帧位阈值计算设备。附图说明为了更好地理解各种实施例，参考以下附图，其中：图1A和图1B示出了二进制数据和由二进制数据通过OOK调制的载波信号；图2示出了OOK调制的7位帧；图3示出了多个OOK调制的7位帧；图4示出了发送的OOK调制信号、随时间变化的信道增益、信道中的随时间变化的加性噪声和包含信道增益和加性噪声的影响的接收信号；图5示出了当检测阈值未被补偿时，检测阈值及其影响；图6示出了数据帧的一个例子；图7示出了包括自适应阈值补偿器的通信系统中的接收机的方框图；图8示出了自适应阈值补偿器的流程图；图9示出了使用图8所示的自适应阈值补偿方法的结果。为了便于理解，相同的附图标记被用于指定具有大致相同或相似结构的元件和/或大致相同或相似的功能。具体实施方式各种类型的调制可用于将数字信号调制到载波信号。下面描述的一个实施例使用开关键控(OOK)调制，这只是本专利技术的一个具体实施例。然而，其他类型的调制可以与自适应阈值补偿器的实施例一起使用，例如为了发送二进制“0”或“1”而调制载波的幅度、相位、频率或其组合的任何通信系统。OOK是幅移键控(ASK)的一个特例，其中，调制载波频率的幅度以通过载波发送二进制数据。图1A和图1B示出了二进制数据和由二进制数据OOK调制的载波信号。图1A的110示出了当序列011010110110101101101011011010使用OOK调制在载波波形上调制时的OOK传输的一个例子。在OOK中，在它们各自的位周期中，二进制“1”可以表示载波的关断(载波关)，二进制“0”表示载波的接通(载波开)。因此，如图1B的120所示，当“0”要被发送时，载波接通；和当“1”要被发送时，载波关断。如上文所述，在其它实施例中的载波的频率或相位也可以被调制。例如，二进制相移键控(BPSK)调制改变载波的相位(而不是幅度)来编码二进制“0”或“1”，并二进制频移键控(BFSK)使用不同频率的载波在对应于“0”和“1”的位周期进行编码二进制数据用于传输。因为数据通常在基于数据包的数字通信系统中的离散数据包中发送，数据的连续流(像字符串“011010110110101101101011011010”如上文110所示)经常被解析成数据帧进行传输。其结果是在通信系统可以更容易地检测和纠正数据包中的错误，例如，用循环冗余校验(CRC)位。这样的离散数据包可以被称为帧。图2示出了OOK调制的7位帧。每个帧210可包含三种不同类型的位：起始位(记为St)，可以表明该帧的开始，数据位(记为D)可以包含实际的数据(有效载荷)；和停止位(记为Sp)可以表明该帧的结束。在本实施例中，请注意起始位可记为二进制“0”和停止位可记为二进制“1”，但是反过来也是可以的。使用“0”作为起始位和“1”作为停止位是基于帧的系统的普遍接受的惯例，如UART协议。这样经OOK调制后的数据帧220可以通过传输介质(例如，有线或无线)在信道上传输，并且可以在接收机中接收。信道可以具有它自己的幅度、相位和频率响应，因此，信道响应可能会使接收信号的特性失真。此外，信道和接收机的前端可能增加接收信号的噪声。这些失真和噪声信号可能是需要接收机解调的，以便重新得到二进制数据。信道可以具有它自己的典型的幅度、相位和频率响应，频率响应也可以被称为信道响应。当信号通过信道时，信道响应会导致所传输的信号的幅度、相位、频率或这些的组合的失真。另外，信道和接收机的前端都可能增加接收信号的噪声。此外，信道响应和噪声功率可能会随着时间发生变化，特别是当传输介质被暴露在随时间而改变的环境中时。这可能会导致随时间变化的信道响应和随时间变化的噪声作用于接收信号。一个强大的接收机设计可能会包括一些手段来弥补这种随时间变化的信道响应和噪声。图3示出了多个OOK调制的7位帧。图3示出了发送的载波波形320对应于4个在不同时刻发送的二进制数据帧310。为简单起见，在后面的附图中也用相同的数据帧描述。图3中的断线符号“//”表示在这些帧的传输之间省略了一段时间。图4示出了发送的OOK调制的信号410，随时间变化的信道增益420、在信道中的随时间变化的加性噪声430、包括信道增益和加性噪声的影响的接收信号440。另外，图4示出了随时间变化的信道增益和加性噪声对所发送的信号的影响。发送的波形410在4个不同的时刻示出以及随时间变化的信道增益420在相应的时刻示出。随时间变化的噪声430可以是在这些时刻加到信号上的噪声。最终的信号440在接收机中接收。如图所示，接收信号可能会被噪声破坏，以及接收信号的幅度也可能也会因为变化的信道幅度相应而发生变化。通常，在OOK中，接收机中的检测器可以基于开阈值和关阈值决定是否发送“0”或“1”，可以在接收机中预先计算开阈值和关阈值。因此，当一个或多个信号的参数(例如，它的功率)高于(或低于)开阈值时，则接收器可以决定二进制“0”是否被发送，当一个或多个的信号参数(例如，它的功率)低于(或高于)关阈值时，则接收器可以决定二进制“1”是否被发送。其他信号参数可以包括相位、频率、幅度等，或这些的任意组合。当信道具有随时间变化的响应时和当随时间变化的噪声被加到接收信号时，为了减轻随时间变化的信道响应和噪声的影响，任何一个接收机可以采用一些判决导向方法来改变阈值，或可以周期性地估计信道来计算当时适用的信道响应。在这两种方法中，接收机可以改变用于检测二进制数据的阈值以补偿在信道中的增益和噪声的变化。然而，通过上述方法改变接收机阈值是非常复杂的，可能会受到错误传播问题的损害。因此，下面描述的自适应阈值补偿器及其方法提供一个不太复杂实施例，并且不受错误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基于二进制帧的通信系统中产生自适应阈值的方法，其特征在于，包括：收集与起始位相对应的接收信号的Kst样本；计算起始位的接收信号的参数Pst的估计值；基于Pst调整开始阈值；收集与停止位相对应的接收信号的Ksp样本；计算停止位的接收信号的参数Psp的估计值；基于Psp调整停止阈值。

【技术特征摘要】
2012.09.28 US 13/629,8571.一种在基于二进制帧的通信系统中产生自适应阈值的方法，其特征在于，包括：在帧起始时收集与起始位相对应的接收信号的Kst个样本；基于Kst个样本计算起始位的接收信号的参数Pst的估计值；基于Pst调整开阈值；在帧结束时收集与停止位相对应的接收信号的Ksp个样本，其中Kst和Ksp个样本是分别采集的；基于Ksp个样本计算停止位的接收信号的参数Psp的估计值；基于Psp调整关阈值；其中所述起始位和停止位的数值不同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定接收信号起始位的开始时间Tst，和确定接收信号停止位的开始时间Tsp。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收信号是OOK调制信号、BPSK调制信号和BFSK调制信号之一。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将开阈值和关阈值应用到接收信号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括检测二进制位。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括重复以下步骤：收集与起始位相对应的接收信号的Kst个样本；计算起始位的接收信号的参数Pst的估计值；基于Pst调整开阈值；收集与停止位相对应的接收信号的Ksp个样本；计算停止位的接收信号的参数Psp的估计值；以及基于Psp调整关阈值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，收集Kst个样本包括为多个起始位收集接收信号的样本，收集Ksp个样本包括为多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛科提·普拉萨德·舍洛伊，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL