專利名稱：在無線電接收機(jī)中改善敏感度和抑制干擾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其是，涉及在無線電接收機(jī)中改善敏感度和抑制干 擾的方法，并且尤其是，涉及對(duì)特定的信號(hào)模式起反應(yīng)的無線電接收機(jī)。
背景技術(shù)：
在功率節(jié)省接收機(jī)中，例如，對(duì)于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，已知的是當(dāng)存在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，采 用對(duì)特征信號(hào)模式起反應(yīng)的超低功率次接收機(jī)以開啟主接收機(jī)。在US2006/0229053A1中 描述了此種示例性系統(tǒng)，其內(nèi)容通過引用的方式并入本文中。這樣的系統(tǒng)典型地基于脈沖 振幅、脈沖位置或者脈寬調(diào)制。如同采用任何種類的調(diào)幅技術(shù)的情況一樣，該性能受到信噪比(SNR)的限制，其 影響敏感度或者操作范圍。這個(gè)限制在存在干擾的環(huán)境下尤其是成問題的。干擾的存在可 以顯著地降低這樣的AM系統(tǒng)性能的性能。從等待時(shí)間和穩(wěn)健性的需求來看，這樣的退化可 以致使無線收發(fā)信機(jī)無用或者不切實(shí)際。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供了一種用于接收具有異步特征模式的RF信號(hào)的無線電接收機(jī)， 包括用于以異步方式在接收信號(hào)中檢測(cè)特征模式的模式鑒別器；用于以偽同步方式預(yù)測(cè) 該信號(hào)隨后接收的部分的非零值的存在的預(yù)測(cè)器；用于跟蹤在接收信號(hào)中在預(yù)測(cè)的非零值 之間的噪聲分量的跟蹤器；用于從接收信號(hào)中減去噪聲分量以輸出處理信號(hào)的減法器；和 用于解調(diào)處理信號(hào)的解調(diào)器。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可以應(yīng)用于用作如在GB2428166A中描述的“ Wakeup receiver”的脈沖位置調(diào)制超低功率接收機(jī)(PPM-ULP-Rx)。按照本發(fā)明的實(shí)施例，不同的可 識(shí)別的特征模式與特定的模式辨別和接收機(jī)操作控制方法組合使用以增強(qiáng)接收機(jī)的性能。因此，本發(fā)明的實(shí)施例組合一種方法以將接收機(jī)與進(jìn)來的RF信號(hào)模式同步，諸 如，脈沖位置調(diào)制信號(hào)，其本質(zhì)上具有異步特征。該實(shí)施例包括兩種接收機(jī)操作方式，一種 異步和因此非相干的，和第二種操作方式，其可以稱為偽同步和因此近似相干或者偽相干 的。偽同步性和偽相干性在于以下的事實(shí)，該方法基于預(yù)測(cè)方法，其預(yù)測(cè)哪里可能出 現(xiàn)期望的信號(hào)，并且由于這種預(yù)測(cè)可以消除在進(jìn)來的信號(hào)(這里想要的信號(hào)不是期望的) 中的噪聲。通過利用噪聲預(yù)測(cè)器進(jìn)一步增強(qiáng)信噪比，該噪聲預(yù)測(cè)器跟蹤在接收機(jī)不是激活的 中間階段中的噪聲。當(dāng)檢測(cè)到想要的信號(hào)的時(shí)候，該預(yù)測(cè)器被復(fù)位以允許預(yù)測(cè)順序的想要 信號(hào)。這種行為提高結(jié)果SNR，并且還拒絕干擾。本發(fā)明的實(shí)施例還包括一種用于通過利用輸入信號(hào)模式和電平相關(guān)的動(dòng)態(tài)靈敏 度電平進(jìn)一步干擾抑制的方法。本發(fā)明不局限于PPM-ULP接收機(jī)的使用，而是可以如本領(lǐng) 域任何技術(shù)人員可以理解的那樣在其它地方使用。本發(fā)明特別有用的是將調(diào)制建立在非事件符號(hào)/位標(biāo)記空間比、長(zhǎng)度或者信噪比上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明包括外部控制敏感度和重復(fù)算法以及內(nèi)部預(yù)測(cè)和同 步算法，其共同地控制實(shí)施的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種對(duì)具有異步特征信號(hào)模式的RF信號(hào)起反 應(yīng)，在超低功率工作周期接收機(jī)中增強(qiáng)敏感度和干擾抑制的方法，包括以異步方式檢測(cè)異 步特征模式的存在；以偽同步方式預(yù)測(cè)該信號(hào)隨后接收的部分的非零值的存在；跟蹤在接 收信號(hào)中在預(yù)測(cè)的非零值之間的噪聲分量；從接收信號(hào)中減去噪聲分量以輸出處理信號(hào)； 和解調(diào)處理的信號(hào)。


現(xiàn)在將參考附圖，僅通過舉例的方式來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是示例的實(shí)施本發(fā)明的超低功率脈沖位置調(diào)制接收機(jī)的原理方框圖；圖2是基帶信號(hào)處理器和檢測(cè)器的方框圖；圖3是模式鑒別器、數(shù)據(jù)解調(diào)器和控制與定時(shí)單元的方框圖；圖4是用于敏感度和重復(fù)控制單元的流程圖和活動(dòng)圖；圖5是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于通用的模式識(shí)別和消息同步算法的狀態(tài)圖； 和圖6是在供脈沖位置調(diào)制的RF信號(hào)的超低功率工作周期接收機(jī)中使用的特定的 模式識(shí)別和消息同步算法的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式參考在圖1中示出的示例性的實(shí)施例，調(diào)制脈沖位置調(diào)制的RF輸入信號(hào)由天線1 接收并且傳送給RF前端2，RF前端2放大和濾除RF信號(hào)。前端2增強(qiáng)信噪比，并且降低帶 外干擾的影響。來自RF前端單元2的信號(hào)然后傳送給基帶信號(hào)處理器和檢測(cè)器3，在這里該信號(hào) 被下變換為基帶，并且進(jìn)一步被濾除和放大。在這里，還進(jìn)行在模式識(shí)別和預(yù)測(cè)處理方面的 第一步。模塊3的輸出傳送給模式鑒別器、數(shù)據(jù)解調(diào)器、定時(shí)和控制單元4，在這里進(jìn)行該處 理的下一級(jí)。 如圖2所示，其更詳細(xì)地示出了模塊3，在輸入端口 18提供的輸入信號(hào)被在濾波器 單元6中濾除，并且在放大器7中放大以改善信噪比(SNR)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)干擾抑制和 拒絕類似閃爍或者Ι/f噪聲的噪聲緩慢變化，使用噪聲跟蹤器或者預(yù)測(cè)器9。來自放大器7 的輸出信號(hào)被饋送給預(yù)測(cè)器/跟蹤器9，當(dāng)不存在脈沖的時(shí)候，該輸出信號(hào)起評(píng)價(jià)低頻(LF) 信號(hào)電平(僅僅噪聲或者噪聲+干擾)的作用。該跟蹤器包括開關(guān)10和濾波器11。該保持預(yù)測(cè)/跟蹤的噪聲電平然后由減法器12從來自放大器7的輸出信號(hào)中減 去。該差值信號(hào)然后由具有控制輸入端13、14的積分和傾倒單元15積分。單元15的輸出 被饋送給比較器16，比較器16將單元15的輸出信號(hào)與作為由調(diào)節(jié)器單元17提供的閾值的 可編程的常數(shù)基準(zhǔn)進(jìn)行比較，導(dǎo)致量化的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)19。模塊9和15的操作由在圖5和圖6中示出的新穎的內(nèi)部模式預(yù)測(cè)和識(shí)別過程控 制，其中該模式首先以異步方式檢測(cè)，并且其余的消息然后以偽同步方式接收。
該內(nèi)部過程包括第一層，其中該層的實(shí)施取決于物理調(diào)制類型并且在示例的 ULP接收機(jī)的情況下其使用PPM，和基于時(shí)間的預(yù)測(cè)器以預(yù)測(cè)可能期望在哪里出現(xiàn)和不期 望出現(xiàn)脈沖。在此期間，這是不期望LF噪聲被跟蹤或者預(yù)測(cè)的階段。T如圖5所示，該接收機(jī)具有初始斷開狀態(tài)53。在稱作State_NCA54a的狀態(tài)期間， N個(gè)初始非相干同步相位是激活的。在狀態(tài)StatejSYNC 55和State_SCS 56期間，其次的 偽同步相位是激活的。State_TSYNC狀態(tài)的目的是將定時(shí)器/預(yù)測(cè)器(23)與輸入信號(hào)同步。當(dāng)實(shí)際上存 在脈沖的時(shí)候，上述的同步的目的是允許在23中更多的放松時(shí)鐘產(chǎn)生而沒有不設(shè)置積分 信號(hào)的危險(xiǎn)，其另外可能導(dǎo)致丟失消息。圖 6 示出 了狀態(tài)時(shí)序圖，其包括狀態(tài) State_RITN 63、State_INTS64、state_INTL 65 和狀態(tài) State_SetData_Sync 66。在圖 5 中，回路 67 通向 State_NCA 54。在State_RITN 63，該接收機(jī)復(fù)位積分器15，并且跟蹤噪聲。在State_INTS 64中， 該接收機(jī)保持跟蹤，并且在短的超時(shí)以前積分該信號(hào)。在State_INTL中，該接收機(jī)保持并 且在長(zhǎng)的超時(shí)以前積分該信號(hào)。在狀態(tài)State_SetData_Sync 66中，該接收機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)時(shí)鐘脈沖。在圖3中更詳細(xì)地示出的單元4包括定時(shí)器/預(yù)測(cè)器功能23，其可以或者不可以 包括時(shí)鐘發(fā)生器、數(shù)據(jù)解調(diào)器24、模式鑒別器25、靈敏度控制器26和重復(fù)控制器27。為了進(jìn)一步提高敏感度和干擾抑制，本發(fā)明還包括包含如圖4所示的過程的方 法。在圖4的流程圖和活動(dòng)圖中，進(jìn)入點(diǎn)35是該過程的開始，并且退出點(diǎn)52是該過程的結(jié) 束。該過程包括兩層，如果先前接收的類似的分組由于比特錯(cuò)誤而丟失，則重復(fù)地接收數(shù)據(jù) 分組的第一層。該比特錯(cuò)誤還可以稱為模式錯(cuò)誤，并且可以使用任何形式的編碼，諸如，曼 徹斯特(Manchester)編碼等等。該過程還包括第二層，其動(dòng)態(tài)地調(diào)整物理接收機(jī)的敏感度 以拒絕干擾，但是，其仍然允許恰當(dāng)?shù)慕邮障胍臄?shù)據(jù)分組，不過，在比如果不存在干擾更 短的距離上。當(dāng)該過程在進(jìn)入點(diǎn)35上開始的時(shí)候，第一任務(wù)36是檢查先前的對(duì)話的數(shù)目是否 小于限定對(duì)話數(shù)目的最大數(shù)(MAXCNT)，這里在對(duì)缺省敏感度進(jìn)行復(fù)位之前，該靈敏度控制 是激活的。接下來，步驟39-40，對(duì)于限定的時(shí)間(Tsniff)接收機(jī)被激活。如果在一半時(shí)間 (Tsniff/2) 41之后，沒有檢測(cè)到具有正確模式的有效信號(hào)，該敏感度被提高49，繼之以接 收機(jī)去激活51。在限定的步驟中進(jìn)行該敏感度提高，并且只有在最后的Tsniff期間敏感度 低于缺省敏感度電平的時(shí)候，該缺省敏感度電平意指允許的最高的電平。如果檢測(cè)到具有正確的模式的有效信號(hào)，但在Tsniff42之前丟失，并且時(shí)間小于 Tsniff43，則敏感度通過限定的步驟被降低，繼之以在時(shí)間Tsniff以前連續(xù)不斷的接收輸 入信號(hào)。當(dāng)時(shí)間Tsniff達(dá)到，并且接收和檢測(cè)45到有效輸入信號(hào)的時(shí)候，完整的消息或者 分組被接收48，并且如果沒有出現(xiàn)消息或者分組錯(cuò)誤，該接收機(jī)被去活。當(dāng)時(shí)間Tsniff已 經(jīng)期滿的時(shí)候，如果沒有接收45到有效輸入信號(hào)，該敏感度通過限定的步驟46降低，并且 該接收機(jī)被去活51。如果在步驟48期間出現(xiàn)消息或者分組錯(cuò)誤，并且其不允許去進(jìn)行另一 個(gè)嘗試，該接收機(jī)被立即去活。如果允許新的嘗試，在步驟47上，計(jì)數(shù)器加1，并且如果該計(jì) 數(shù)器小于MAXCNT 50的值，不一定與36相同，新的時(shí)間Tsniff開始39。如果在50上該答復(fù)為是，該接收機(jī)被立即去活。在一個(gè)外部事件將在步驟35上再次開始該算法以前，該算 法然后在步驟52終止。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在此處給出的任何方框圖代表體現(xiàn)本發(fā)明原理的說明 性的電路的概念圖。例如，可以通過使用專用硬件，以及能夠與適宜的軟件結(jié)合執(zhí)行軟件的 硬件來提供處理器。當(dāng)由處理器提供的時(shí)候，該功能可能由一個(gè)專用處理器，由一個(gè)共享處 理器，或者由多個(gè)專用處理器，其中一些可以共享來提供。此外，明確的使用該術(shù)語“處理 器”不應(yīng)該被解釋為專門地涉及能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以隱含地包括，不限于數(shù)字信 號(hào)處理器(DSP)硬件，網(wǎng)絡(luò)處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)，用于 存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和非易失性存儲(chǔ)器。其它的硬件、常 規(guī)和/或定制的也可以包括。
權(quán)利要求
一種用于接收具有異步特征模式的RF信號(hào)的無線電接收機(jī)，包括用于以異步方式在接收信號(hào)中檢測(cè)特征模式的模式鑒別器；用于以偽同步方式預(yù)測(cè)該信號(hào)隨后接收的部分的非零值的存在的預(yù)測(cè)器；用于跟蹤在接收信號(hào)中在預(yù)測(cè)的非零值之間的噪聲分量的跟蹤器；用于從接收信號(hào)中減去噪聲分量以輸出處理信號(hào)的減法器；和用于解調(diào)處理信號(hào)的解調(diào)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無線電接收機(jī)，其中，所述接收信號(hào)被脈沖編碼，并且所述預(yù)測(cè)器 預(yù)測(cè)在脈沖編碼的信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的無線電接收機(jī)，其中，所述脈沖編碼的信號(hào)被位置脈沖編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的無線電接收機(jī)，其中，所述預(yù)測(cè)器是基于時(shí)間的預(yù)測(cè)器，其基于所 述信號(hào)模式預(yù)測(cè)何時(shí)脈沖是可預(yù)期的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的無線電接收機(jī)，其中，所述跟蹤器包括由預(yù)測(cè)器控制 的濾波器，以跟蹤在脈沖之間的噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的無線電接收機(jī)，進(jìn)一步包括用于按照接收條件動(dòng)態(tài)地調(diào)整接收機(jī) 敏感度的自適應(yīng)的靈敏度控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的無線電接收機(jī)，其中，所述靈敏度控制器被配置以限定的時(shí)間周 期地激活接收機(jī)，并且如果在這個(gè)限定時(shí)間期間沒有接收到有效信號(hào)，如果沒有達(dá)到預(yù)定 的最大閾值敏感度，逐步地提高敏感度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的無線電接收機(jī)，其中，所述靈敏度控制器被配置為當(dāng)檢測(cè)到有效 信號(hào)模式的時(shí)候逐步地降低敏感度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的無線電接收機(jī)，其是超低功率工作周期接收機(jī)。
10.一種在對(duì)具有異步特征信號(hào)模式的RF信號(hào)起反應(yīng)的超低功率工作周期接收機(jī)中 增強(qiáng)敏感度和干擾抑制的方法，包括以異步方式檢測(cè)異步特征模式的存在； 以偽同步方式預(yù)測(cè)該信號(hào)隨后接收的部分的非零值的存在； 跟蹤在接收信號(hào)中在預(yù)測(cè)的非零值之間的噪聲分量； 從接收信號(hào)中減去噪聲分量以輸出處理信號(hào)；和 解調(diào)處理的信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述接收信號(hào)被脈沖編碼，并且噪聲分量是在脈沖 編碼的信號(hào)的脈沖之間預(yù)測(cè)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述脈沖編碼的信號(hào)被位置脈沖編碼。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括按照接收條件動(dòng)態(tài)地調(diào)整接收 機(jī)的敏感度。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)的方法，其中，所述接收機(jī)以限定的時(shí)間被周期地 激活，并且如果在這個(gè)限定時(shí)間期間沒有接收到有效信號(hào)，如果沒有達(dá)到預(yù)定的最大閾值 敏感度，敏感度被逐步地提高。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，當(dāng)檢測(cè)到有效信號(hào)模式的時(shí)候，逐步地降低所述敏感度。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)的方法，其中，所述接收機(jī)是超低功率工作周期接收機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至16中任一項(xiàng)的方法，所述方法適用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)的方法，所述方法適用于植入或者人體佩帶的醫(yī)學(xué) 設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于接收具有特征模式信號(hào)的無線電接收機(jī)，包括用于預(yù)測(cè)存在特征模式的非零值的預(yù)測(cè)器。所述跟蹤器跟蹤在接收信號(hào)中在預(yù)測(cè)的非零值之間的噪聲分量，從接收信號(hào)中減去產(chǎn)生的噪聲分量以輸出處理的信號(hào)，其然后由模式鑒別器和解調(diào)器解碼。該無線電接收機(jī)對(duì)噪聲和干擾不敏感。
文檔編號(hào)H04B1/10GK101989861SQ20101024004
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者彼得·布拉德利, 芒努斯·卡爾松 申請(qǐng)人:卓聯(lián)半導(dǎo)體有限公司