高斯頻移鍵控接收器架構和方法技術

高斯頻移鍵控(GFSK)接收器包括：接收器前端，用于接收GFSK調制信號并將接收到的GFSK調制信號轉換成基帶頻率調制信號；信道濾波器，用于減少與所述基帶頻率調制信號的期望信道相鄰的信道干擾；解調器，用于對信道濾波后的基帶調制信號進行解調并且恢復符號序列；數(shù)字濾波器，用于從所述符號序列中減少符號間干擾(ISI)；限制器，用于基于濾波后的符號序列來產(chǎn)生符號判決；以及符號-比特映射器，用于將所述符號判決映射至數(shù)據(jù)比特。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請要求2010年7月30日提交的序列號為12/847,951的美國申請的優(yōu)先權，在此通過引用包含其全部內容。本公開涉及通信領域，尤其涉及利用頻移鍵控(FSK)調制的數(shù)據(jù)通信領域。高斯頻移鍵控(GFSK)是帶寬效率(bandwidth-efficient)型FSK數(shù)字調制。具體地，GFSK調制利用脈沖成形高斯濾波器以減少所調制的傳輸載波的帶寬。在FSK調制中，具有急劇轉變的數(shù)據(jù)符號序列導致頻率不連續(xù)的調制傳輸載波。該頻率不連續(xù)導致寬帶寬的傳輸載波。然而，使用脈沖成形高斯濾波器平滑數(shù)據(jù)符號序列的急劇轉變避免了該問題。脈沖成形高斯濾波器去除了數(shù)據(jù)符號序列中的較高頻率成分，這反過來允許更為緊湊的傳輸光譜。GFSK調制方案所促成的緊湊型傳輸光譜通過減少GFSK傳輸載波的光譜帶寬和帶外光譜來輔助在許可頻段和未許可的工業(yè)、科學和醫(yī)療(ISM)頻段下均工作的無線通信系統(tǒng)，以滿足FCC相鄰信道功率抑制要求。國際無線電頻譜管理機構強制實施了類似的要求。然而，利用脈沖成形高斯濾波器的脈沖成形導致符號間干擾(ISI)。實際上，利用引入ISI的高斯濾波器進行脈沖成形。結果，圍繞GFSK調制方案所設計的系統(tǒng)是考慮到低數(shù)據(jù)吞吐量或增加的比特誤差率而設計的。傳統(tǒng)上，與GFSK調制方案相關聯(lián)的ISI禁止高調制階數(shù)的數(shù)據(jù)通信，其中每個符號傳輸數(shù)據(jù)的多個比特。在試圖有助于較高數(shù)據(jù)吞吐量的GFSK通信系統(tǒng)中，已提出了使用更為復雜和昂貴的接收器結構?，F(xiàn)有技術討論如圖1所示，第一現(xiàn)有技術的GFSK系統(tǒng)100包括GFSK發(fā)射器102和GFSK接收器114。GFSK發(fā)射器102包括數(shù)據(jù)源104、高斯濾波器106、FSK調制器108、發(fā)射器后端110和發(fā)射天線112。高斯濾波器106對從數(shù)據(jù)源104提供的數(shù)據(jù)符號序列進行濾波，并且將脈沖成形后的數(shù)據(jù)符號序列輸出至FSK調制器108。FSK調制器108根據(jù)所選擇的FSK調制階數(shù)(即，每個符號的比特數(shù))來基于脈沖成形后的數(shù)據(jù)符號序列對載波頻率進行調制。FSK調制器108的輸出被提供至發(fā)射器后端110，在發(fā)射器后端110中，該輸出被上轉換至傳輸頻率并且耦合至用于射頻(RF)發(fā)射的發(fā)射天線112。因此，發(fā)射天線112發(fā)射GFSK調制的傳輸載波。GFSK接收器114包括接收天線116、接收器前端118、信道濾波器120、鑒頻器(discriminator) 122、后檢測濾波器124、符號限制器(slicer) 126和數(shù)據(jù)接收裝置128。在運行時，接收天線116和接收器前端118接收所發(fā)射的GFSK調制信號并將所接收到的GFSK調制信號下轉換成基帶。信道濾波器120選擇性地對所接收到的基帶GFSK調制信號進行濾波，以抑制相鄰信道干擾和加性高斯白噪聲(AWGN)。鑒頻器122通過提供與調制傳輸載波的瞬時頻率成比例的輸出信號來進行頻率解調，并且輸出解調的符號序列。具體地，在I比特/符號調制階數(shù)(即，2-GFSK)的情況下，鑒頻器122在和這兩個頻率之間進行鑒頻，其中fo是未調制的載波頻率。后檢測濾波器124對鑒頻器122所產(chǎn)生的解調符號序列進行濾波，以降低由鑒頻器122放大的噪聲。限制器126基于從后檢測器124輸出的濾波后的符號序列產(chǎn)生符號判決，以產(chǎn)生被提供至數(shù)據(jù)接收裝置128的符號判決序列。在GFSK接收器114中，后檢測濾波器124被設計成不去除ISI，并且在存在導致符號和比特誤差發(fā)生的ISI情況下，需要限制器126產(chǎn)生符號判決。在第一現(xiàn)有技術的GFSK系統(tǒng)100中，高斯濾波器106所引入的ISI要求FSK調制器108使用低調制階數(shù)(B卩，較少的比特/符號)的調制方案。否則，在GFSK接收器114處將發(fā)生不可接受水平的符號和比特誤差。具體地，高斯濾波器106所引入的ISI導致由鑒頻器122所輸出的解調符號序列的“眼圖(eye) ”閉合，因而由于鑒頻器122無法在確定的符號定時確定始終在限制器126的符號判決閾值以上或以下，因此限制器126將產(chǎn)生錯誤的符號判決。在較高的調制階數(shù)處，鑒頻器122和限制器126變得更難產(chǎn)生正確的符號判決。因此，第一現(xiàn)有技術的GFSK系統(tǒng)100的數(shù)據(jù)吞吐量由于高斯濾波器106所引入的ISI而受到限制，這是因為僅可以利用不具有不可接受水平的符號誤差的較低階數(shù)的調制方案。信道濾波器120還導致在所接收到的信號內引入ISI，進而組合GFSK系統(tǒng)100的限制。如圖2所示，第二現(xiàn)有技術的GFSK系統(tǒng)200包括GFSK發(fā)射器202和GFSK接收器214。GFSK發(fā)射器202包括數(shù)據(jù)源204、高斯濾波器206、FSK調制器208、發(fā)射器后端210和發(fā)射天線212。GFSK發(fā)射器202以與第一現(xiàn)有技術的GFSK發(fā)射器102類似的方式運行。GFSK接收器214包括接收天線216、接收器前端218、信道濾波器220、鑒頻器222、最大似然序列估計器(MLSE) 224和數(shù)據(jù)接收裝置226。與第一現(xiàn)有技術的GFSK接收器114相比，第二現(xiàn)有技術的GFSK接收器214依賴于MLSE估計器224產(chǎn)生存在ISI時的符號判決。也就是說，MLSE估計器224不去除ISI。相反，MLSE估計器224在存在ISI的情況下根據(jù)誤差的最小概率來估計數(shù)據(jù)符號，并且輸出關于誤差概率的數(shù)據(jù)比特。例如，MLSE估計器224可以利用用于確定最低誤差概率的符號判決的Vitrerbi算法，以嘗試減輕ISI的存在。然而，特別是在低信噪比(SNR)的情況下，MLSE估計器無法充分減輕因ISI導致的符號誤差。
技術實現(xiàn)思路
因此，本專利技術的目的是提供一種通信接收器、通信接收器方法和其上存儲有計算機可讀指令的計算機可讀存儲介質，該通信接收器、通信接收器方法和計算機可讀存儲介質提出了一種即使在低SNR環(huán)境下也以高吞吐量通信數(shù)據(jù)的簡單且具有成本效率的方式。根據(jù)本專利技術的一個方面，提供一種通信接收器，包括:接收器前端，用于接收調制信號并將所述調制信號轉換成基帶調制信號；信道濾波器，用于從所述基帶調制信號中減少與所述基帶調制信號的期望信道相鄰的信道干擾，并且產(chǎn)生信道濾波后的基帶調制信號；解調器，用于對所述信道濾波后的基帶調制信號進行解調并且恢復符號序列；數(shù)字濾波器，用于從所述符號序列中減少符號間干擾(ISI);限制器，用于基于濾波后的符號序列產(chǎn)生符號判決；以及符號-比特映射器，用于將所述符號判決映射至數(shù)據(jù)比特。根據(jù)本專利技術的另一方面，提供一種通信接收器方法，包括:接收調制信號并將所述調制信號轉換成基帶調制信號；從所述基帶調制信號中減少與所述基帶調制信號的期望信道相鄰的信道干擾，并且產(chǎn)生信道濾波后的基帶調制信號；對所述信道濾波后的基帶調制信號進行解調并且恢復符號序列；利用數(shù)據(jù)處理設備的處理器從所述符號序列中減少符號間干擾(ISI);基于濾波后的符號序列產(chǎn)生符號判決；以及將所述符號判決映射至數(shù)據(jù)比特。根據(jù)本專利技術的又一方面，提供一種存儲有計算機可讀指令的計算機可讀存儲介質，在由通信接收器的處理器執(zhí)行所述計算機可讀指令時，使所述處理器執(zhí)行如下步驟:接收調制信號并將所述調制信號轉換成基帶調制信號；從所述基帶調制信號中減少與所述基帶調制信號的期望信道相鄰的信道干擾，并且產(chǎn)生信道濾波后的基帶調制信號；對所述信道濾波后的基帶調制信號進行解調以恢復符號序本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.30 US 12/847,9511.一種通信接收器，包括: 接收器前端，用于接收調制信號并將所述調制信號轉換成基帶調制信號； 信道濾波器，用于從所述基帶調制信號中減少與所述基帶調制信號的期望信道相鄰的信道干擾，并且產(chǎn)生信道濾波后的基帶調制信號； 解調器，用于對所述信道濾波后的基帶調制信號進行解調并且恢復符號序列； 數(shù)字濾波器，用于從所述符號序列中減少符號間干擾(ISI)； 限制器，用于基于濾波后的符號序列來產(chǎn)生符號判決；以及 符號-比特映射器，用于將所述符號判決映射至數(shù)據(jù)比特。2.根據(jù)權利要求1所述的通信接收器，其中， 所述通信接收器包括高斯頻移鍵控(GFSK)接收器。3.根據(jù)權利要求1所述的通信接收器，其中， 所述數(shù)字濾波器包括奈奎斯特均衡濾波器，所述奈奎斯特均衡濾波器基于奈奎斯特響應從所述符號序列中減少ISI。4.根據(jù)權利要求1所述的通信接收器，其中， 所述數(shù)字濾波器包括多個加權級，其中，每個加權級利用基于高斯濾波器的脈沖響應的各濾波器系數(shù)對所述符號序列的符號進行加權。5.根據(jù)權利要求1所述的通信接收器，其中，` 所述數(shù)字濾波器包括多個加權級，其中，每個加權級利用如下的各濾波器系數(shù)對所述符號序列的符號進行加權:所述各濾波器系數(shù)基于所述數(shù)字通信接收器的確定的脈沖響應與所述調制信號的發(fā)射器的確定的脈沖響應的集合。6.根據(jù)權利要求1所述的通信接收器，其中， 所述數(shù)字濾波器包括多個加權級，其中，每個加權級利用如下的各濾波器系數(shù)對所述符號序列的符號進行加權:所述各濾波器系數(shù)基于高斯濾波器的確定的脈沖響應與所述信道濾波器的確定的脈沖響應的集合。7.根據(jù)權利要求1所述的通信接收器，其中， 所述數(shù)字濾波器包括多個加權級，其中，每個加權級利用如下的各濾波器系數(shù)對所述符號序列的符號進行加權:所述各濾波器系數(shù)基于奈奎斯特濾波器的確定的脈沖響應除以高斯濾波器的確定的脈沖響應與所述信道濾波器的確定的脈沖響應的集合響應。8.根據(jù)權利要求7所述的通信接收器，其中， 比較器，用于將所述集合響應的各頻率分量與預定的實數(shù)進行比較，并且在所述集合響應的頻率分量小于所述預定的實數(shù)的情況下，利用所述預定的實數(shù)替換所述頻率分量，以產(chǎn)生修正的集合響應，以及 除法器，用于將所述奈奎斯特濾波器的確定的脈沖響應除以所述修正的集合響應，以確定所述各濾波系數(shù)。9.根據(jù)權利要求7所述的通信接收器，其中， 所述高斯濾波器的半帶寬與符號速率的比(BT)為0.36或更低，以及 所述信道濾波器的半帶寬與符號速率的比(BT)小于0.75。10.一種通信接收器方法，包括: 接收調制信號并將所述調制信號轉換成基帶調制信號；從所述基帶調制信號中濾除與所述基帶調制信號的期望信道相鄰的信道干擾以減少信道干擾，并且產(chǎn)生信道濾波后的基帶調制信號； 對所述信道濾波后的基帶調制信號進行解調以恢復符號序列； 通過數(shù)據(jù)處理設備的處理器對所述符號序列進行濾波，以從所述符號序列中減少符號間干擾(ISI)； 基于濾波后的符號序列產(chǎn)生符號判決；以及 將所述符號判決映射至數(shù)據(jù)比特。11.根據(jù)權利要求10所述的通信接收器方法，其中，對所述符號序列進行濾波以減少ISI包括: 確定奈奎斯特濾波器的脈沖響應； 基于所述奈奎斯特濾波器的脈沖響應確定多個濾波器系數(shù)；以及 基于所述多個濾波器系數(shù)來對所述符號序列進行濾波以減少ISI。12.根據(jù)權利要求10所述的通信接收器方法，其中，對所述符號序列進行濾波以減少ISI包括: 確定高斯濾波器的脈沖響應； 基于所述高斯濾波器的脈沖響應確定多個濾波器系數(shù)；以及 基于所述多個濾波器系數(shù)來對所述符號序列進行濾波以減少ISI。13.根據(jù)權利要求10所述的通信接收器方法，其中，對所述符號序列進行濾波以減少ISI包括: 確定高斯濾波器的脈沖響應； 確定濾波信道干擾的脈沖響應； 聚合所述高斯濾波器的脈沖響應與所述濾波器信道干擾的脈沖響應，以產(chǎn)生集合...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：羅伯特·E·魯凱特，
申請(專利權)人：美國勝賽斯公司，
類型：
國別省市：