匹配滤波器无线电接收机制造技术

数字无线电接收机(1)具有滤波器模块的匹配的滤波器组(5)，用于接收相位或频率调制的无线电信号。每个模块(8)在每个符号周期中使用多个采样，将采样信号与相应的多符号滤波器序列进行互相关。匹配的滤波器组(5)针对相应符号周期计算采样信号与在一个符号周期内的采样点处定义的第一复指数函数的互相关的第一值(z

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】匹配滤波器无线电接收机本专利技术涉及用于解码数字无线电传输的方法和装置。在数字无线电通信中，发射的无线电信号通常包括以特定频率为中心的载波，该载波被调制以编码数字“0”和“1”的流。无线电接收机必须将输入的模拟波形转换回离散位序列，以便恢复传输的消息。但是，数字无线电信号易受噪声影响，这可能导致不确定是否应将任何特定的接收位解码为数字“0”或“1”。一种用于从接收到的无线电信号中推断出位序列的已知方法是从信号中生成复杂的基带样本，并将其输入到匹配的滤波器组中。匹配的滤波器组包括一组滤波器，每个滤波器将接收到的信号与对应于一个或多个数据位的固定序列的相应模板波形互相关。例如，在具有八个滤波器组的情况下，每个滤波器可能对应于代表五个比特的不同序列的不同波形。然后，可以在任何给定的时间间隔内，根据与波形最强匹配的滤波器，以五个为单位进行位决策。本申请人的WO2014/167318通过考虑在重叠的时间窗中对每个特定接收的位的多次观察；确定每次观察的接收比特是0还是1；并根据多个观察的多数表决结果决定位的值，解决噪声问题。通常，增加每个滤波器的位长度K将增加这种接收机的灵敏度，使得K＝5、K＝7或更高的值是期望的。在某些情况下，申请人发现从K＝3移至K＝5可以使灵敏度提高1dB或更多，或者对于K＝7可以提高2.4dB。但是，增加位长需要滤波器数量的指数增长。对于长度为K位的非相干匹配滤波器组，乘累积运算的次数为O(K.R.2K)，其中R为过采样率。对于硬件实现的无线电(例如，芯片上无线电)，复杂度的这种指数增长意味着在不严重增加解调器的面积和功耗的情况下不能增加K。这是不希望的，尤其是在功率受限的设备(例如电池供电的BluetoothTM传感器)上。本专利技术旨在解决这个缺点。从第一方面，本专利技术提供一种数字无线电接收机，其适于接收相位或频率调制的无线电信号，其中：所述接收机包括匹配的滤波器组，其具有多个滤波器模块，用于解调采样信号，每个滤波器模块对应于跨越多个符号周期的相应滤波器序列，并且被配置为将采样信号与滤波器序列的表示互相关，所述互相关包括在多个符号周期的每个的多个样本；所述匹配的滤波器组被配置为针对相应离散符号周期计算并存储表示所述采样信号与在一个符号周期内的多个采样点处定义的第一预定复指数函数的互相关的值的第一数据，以及针对相应离散符号周期计算并存储代表采样信号与在一个符号周期内的多个采样点定义的第二预定复指数函数的互相关的值的第二数据，第二复指数函数与第一复指数函数不同；和至少两个所述滤波器模块被配置为使用算法将采样信号与其相应滤波器序列的表示进行互相关，该算法从第一数据中获取与相应滤波器序列具有第一值的一个或多个符号周期相对应的值和从第二数据中获取与相应滤波器序列具有不同于第一值的第二值的一个或多个符号周期相对应的值作为输入。从第二方面，本专利技术提供一种解调接收到的相位或频率调制的无线电信号的方法，该方法包括：从接收到的无线电信号中产生采样信号，该采样信号包括在一系列符号周期的每一个中的多个信号样本；针对相应离散符号周期计算表示所述采样信号与在一个符号周期内的多个采样点处定义的第一预定复指数函数的互相关的值的第一数据；针对相应离散符号周期计算表示所述采样信号与在一个符号周期内的多个采样点处定义的第二预定复指数函数的互相关的值的第二数据，第二复指数函数与第一复指数函数不同；对于跨越多个符号周期的多个滤波器序列中的每一个，使用算法将采样信号与相应滤波器序列的表示进行互相关，该算法从第一数据中获取与滤波器序列具有第一值的一个或多个符号周期相对应的值和从第二数据中获取与滤波器序列具有不同于第一值的第二值的一个或多个符号周期相对应的值作为输入；和使用多个滤波器序列的互相关的结果来解调信号。因此，本领域技术人员将看到，根据本专利技术，可以针对单个符号周期执行共同的中间计算，并且然后可以在多个滤波器模块之间使用这些中间计算的结果。这样，可以减少在每个单独的滤波器序列相关运算中需要完成的工作量，从而总体上为匹配的滤波器块带来更好的计算效率。因此，可以使匹配的滤波器块电路更小并且使用更少的功率。可以使用任何适当的调制方案来调制无线电信号，例如二进制频移键控(BFSK)、连续相频移键控(CPFSK)、高斯频移键控(GFSK)、最小频移键控(MSK)、差分相移键控(DPSK)、偏移正交相移键控(OQPSK)或连续相调制(CPM)。可以例如使用正交幅度调制(QAM)在幅度以及相位和/或频率上调制无线电信号。优选地，使用具有“存储器”的调制方案来调制无线电信号，即其中在一个符号周期中发送的信号除了当前符号之外还取决于一个或多个先前符号的值。取决于调制的类型，符号可以是一个位，或者可以对应于两个位或更多。可以在任何载波频率上调制信号。在一组实施例中，使用GFSK以大约2.4GHz的载波频率来调制信号。例如，该信号可以是BluetoothTM或BluetoothTM低能量信号。无线电接收机优选是集成的无线电接收机，例如硅芯片。(应当理解，无线电接收机可能仍然需要一个或多个片外组件连接到无线电接收机以使其工作，例如电源、天线、晶体、分立电容器、分立电阻器等)。设备也可以是无线电发射机。数字无线电接收机可以包括一个或多个处理器、DSP、逻辑门、放大器、滤波器、数字组件、模拟组件、非易失性存储器(例如，用于存储软件指令)、易失性存储器、存储器总线、外围设备、输入、输出以及任何其他相关的电子组件或特征。尽管匹配的滤波器组可以潜在地以软件(例如，在软件定义的无线电上)实现，但是在优选的一组实施例中，它以硬件(例如，作为数字逻辑电路)实现。数字无线电接收机可以包括用于执行软件的处理器。每个滤波器模块优选地包括多个逻辑门，其不是处理器的一部分。在使用接收机时，每个滤波器模块可以共享共同的设计，例如，区别仅在于存储在一个或多个寄存器中的数据。每个滤波器模块可以被硬连线以使采样信号与一个或多个滤波器序列的固定集合互相关，或者每个滤波器模块可以包括用于接收代表一个或多个滤波器序列的信号的配置输入(例如，寄存器输入)，滤波器模块将采样信号与所述一个或多个滤波器序列互相关。匹配的滤波器组中的滤波器优选全部具有共同的符号长度。该长度可以是偶数，尽管优选是奇数，因为这可以简化多数表决块的实现，该表决块可以位于匹配的滤波器块的下游。优选地，对于特定长度的每个可能的滤波器序列都有滤波器模块。因此，如果调制是二进制的，并且滤波器长度K为3、5或7位，则匹配的滤波器组优选分别具有8、32或128个滤波器模块。将理解，滤波器模块可以基于所存储的数据(例如，滤波器序列的符号的值)来与其滤波器序列的表示进行互相关。滤波器序列的表示可以作为互相关计算的一部分隐式生成，并且不一定必须明确存在。该表示优选地是滤波器序列，其使用与接收到的信号所使用的调制方案相同的调制方案来调制。与每个滤波器序列的表示的互相关可以在离散时间步长中被评估，该离散时间步长等于或等于滤波器序列的长度。在这种情况下，可以通过针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字无线电接收机，其适于接收相位或频率调制的无线电信号，其中：/n所述接收机包括匹配的滤波器组，其具有多个滤波器模块，用于解调采样信号，每个滤波器模块对应于跨越多个符号周期的相应滤波器序列，并且被配置为将采样信号与滤波器序列的表示互相关，所述互相关包括在多个符号周期的每个的多个样本；/n所述匹配的滤波器组被配置为针对相应离散符号周期计算并存储表示所述采样信号与在一个符号周期内的多个采样点处定义的第一预定复指数函数的互相关的值的第一数据，以及针对相应离散符号周期计算并存储代表采样信号与在一个符号周期内的多个采样点定义的第二预定复指数函数的互相关的值的第二数据，第二复指数函数与第一复指数函数不同；和/n至少两个所述滤波器模块被配置为使用算法将采样信号与其相应滤波器序列的表示进行互相关，该算法从第一数据中获取与相应滤波器序列具有第一值的一个或多个符号周期相对应的值和从第二数据中获取与相应滤波器序列具有不同于第一值的第二值的一个或多个符号周期相对应的值作为输入。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180104 GB 1800101.61.一种数字无线电接收机，其适于接收相位或频率调制的无线电信号，其中：
所述接收机包括匹配的滤波器组，其具有多个滤波器模块，用于解调采样信号，每个滤波器模块对应于跨越多个符号周期的相应滤波器序列，并且被配置为将采样信号与滤波器序列的表示互相关，所述互相关包括在多个符号周期的每个的多个样本；
所述匹配的滤波器组被配置为针对相应离散符号周期计算并存储表示所述采样信号与在一个符号周期内的多个采样点处定义的第一预定复指数函数的互相关的值的第一数据，以及针对相应离散符号周期计算并存储代表采样信号与在一个符号周期内的多个采样点定义的第二预定复指数函数的互相关的值的第二数据，第二复指数函数与第一复指数函数不同；和
至少两个所述滤波器模块被配置为使用算法将采样信号与其相应滤波器序列的表示进行互相关，该算法从第一数据中获取与相应滤波器序列具有第一值的一个或多个符号周期相对应的值和从第二数据中获取与相应滤波器序列具有不同于第一值的第二值的一个或多个符号周期相对应的值作为输入。


2.根据权利要求1所述的数字无线电接收机，其中所述匹配的滤波器组被实现为硬件数字逻辑电路。


3.根据权利要求1或2所述的数字无线电接收机，其中每个滤波器模块具有共同的设计。


4.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其被配置为使用最大似然估计来解调所述信号。


5.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其中所述匹配的滤波器组被配置为以等于符号周期的步长来评估与第一和第二复指数函数的互相关。


6.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其中第一和第二预定复指数函数中的每一个是自然指数函数，其指数是时间的线性函数。


7.根据权利要求6所述的数字无线电接收机，其中第一和第二预定复指数函数中的每一个表示复平面中的均匀旋转。


8.根据权利要求7所述的数字无线电接收机，其中第一预定复指数函数是exp{jπht}，第二预定复指数函数是exp{-jπht}，其中h是采样信号的调制指数，t∈[0，1)是在一个符号周期内标度的时间。


9.根据任一前述权利要求中所述的数字无线电接收机，其中所述匹配的滤波器组包括用于特定长度的每个可能滤波器序列的滤波器模块。


10.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其中当使采样信号中的多个符号周期与其相应滤波器序列的表示相关时，每个所述滤波器模块使用第一数据或第二数据或第一数据和第二数据两者。


11.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其中所述算法从第一数据中获取与相应滤波器序列具有第一值的每个符号周期相对应的值和从第二数据中获取与相应滤波器序列具有第二值的每个符号周期相对应的值作为输入。


12.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其中所述算法将旋转从第一数据和第二数据施加到每个所述输入值，对于至少一些所述输入值，所述旋转不为零。


13.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其中所述算法将每个输入值乘以exp{-jπhs}，或乘以exp{jπhs}，其中s取决于输入值所对应的符号周期之前的滤波器序列中“一”位的数目与“零”位的数目之间的差，并且其中和h是采样信号的调制指数。


14.根据权利要求13所述的数字无线电接收机，其中所述算法在整个滤波器序列上执行旋转的输入值的求和运算。


15.根据任一前述权利要求所述的数字无线电接收机，其被配置为在第一互相关操作期间针对特定滤波器序列、针对所述采样信号中的第一位置，计算值，并且在确定第二互相关值时，对于第二滤波器序列、对于所述采样信号中的第二位置，使用所述值。


16.根据权利要求15所述的数字无线电接收机，其中所述第二位置在时间上相对于所述第一位置偏移一符号周期数，并且其中所述第一滤波器序列和所述第二滤波器序列包含共同的相邻子序列，所述子序列至少包括两个符号，所述第二滤波器序列中的子序列的位置与第一滤波器序列中的子序列的位置偏移所述符号周期数。


17.一种解调接收到的相位或频率调制的无线电信号的方法，所述方法包括：
从接收到的无线电信号中产生采样信号，该采样信号包括在一系列符号周期的每一个中的多个信号样本；
针对相应离散符号周期计算表示所述采样信号与在一个符号周期内的多个采样点处定义的第一预定复指数函数的互相关的值的第一数据；
针对相应离散符号周期计算表示所述采样信号与在一个符号周期内的多个采样点处定义的第二预定复指数函数的互相关的值的第二数据，第二复指数函数与第一复指数函数不同；
对于跨越多个符号周期的多个滤波器序列中的每一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：伟·李，丹尼尔·瑞安，
申请(专利权)人：北欧半导体公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO