CN1770644B - 用于接收数据脉冲串的无线电接收机以及用于处理用无线电接收的数据脉冲串的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及接收数据脉冲串的无线电接收机和方法，数据脉冲串包括第一部分，其使用第一调制方法在发射机端被调制，和第二部分，其在第一部分之后被发射且使用第二调制方法被调制，该无线电接收机具有处理第一部分的第一接收路径和处理第二部分的第二接收路径。在第一和第二部分之间提供一无数据传输的时间间隔。波段选择滤波器被设计成在第一和第二部分之间切换波段选择滤波器的带宽时，由切换所引起的瞬变在无传输发生的时间间隔期间衰减。或者第一公共接收路径连接在第一和第二接收路径的上游，在该第一公共接收路径中执行波段选择滤波，和/或一第二公共接收路径连接在第一和第二接收路径的下游，在该第二公共接收路径中执行时钟恢复。

Description

用于接收数据脉冲串的无线电接收机以及用于处理用无线电接收的数据脉冲串的方法

技术领域

本发明涉及一种无线电接收机，其设计成接收数据脉冲串(data burst)，其中调制类型在数据脉冲串内改变。 

背景技术

一些移动式无线标准允许在传输数据脉冲串期间改变调制类型。这些移动无线标准包括，举例来说″增强的蓝牙数据速率″标准。由于向后兼容性，数据脉冲串的开始，确切地说是前同步码和接入代码，总是按照这个标准调制，如同在蓝牙正常传输速率情况下使用GFSK(高斯频移键控)调制方法一样。在高级协议层，有可能在前同步码和接入代码之后协商切换到高质量的调制方法，以便增加数据传输速率。 

而GFSK是一种具有恒定包络的调制方法，在成功协商之后切换至高级协议层的高质量调制方法可以是具有可变包络的调制方法。这样的高质量调制方法包括DQPSK(四相差分移相键控)，D8PSK(八相差分移相键控)和QAM(正交调幅)。使用这些调制方法调制的信号必须通过线性接收机接收。 

迄今为止，在线性基础上设计那些设计为能接收数据脉冲串的接收机，其中在一些情况下调制方法在传输期间转变成线性调制方法。从而使用非线性调制方法调制的数据脉冲串的一部分也通过线性接收机接收。与GFSK接收机相比，线性接收机具有更大的复杂性，导致比实现这些目的需要的单纯的GFSK接收机消耗更大功率。 

发明内容

由此本发明的一个目的是提供一种用于接收数据脉冲串的无线电接收机，其中调制类型在传输期间被改变，并且其与线性接收机相比较区别在于耗费更少的功率。 

根据本发明的一种无线电接收机用于接收从发射机发射的数据脉冲串。该数据脉冲串包括第一部分和第二部分。第二部分在第一部分之后被发射。第一 调制方法用于调制发射机中的第一部分。第二部分在发射机端通过第二调制方法调制。当然，假定两个调制方法不相同。根据本发明的无线电接收机具有两个用于处理接收的数据脉冲串的接收路径。第一接收路径处理数据脉冲串的第一部分，而第二接收路径用于处理数据脉冲串的第二部分，其中在数据脉冲串的第一部分和第二部分之间提供一时间间隔，在该时间间隔中没有发生数据传输。该无线电接收机还包括波段选择滤波器，其被设计成在第一部分和第二部分之间切换波段选择滤波器的带宽的时候，由切换所引起的瞬变在没有传输发生的时间间隔期间衰减。 

根据本发明的另一种用于处理用无线电接收的数据脉冲串的方法，其中数据脉冲串包括第一部分，其使用第一调制方法在发射机端被调制，和第二部分，其在第一部分之后被发射并且使用第二调制方法在发射机端被调制，并且其中第一部分由第一接收路径处理，第二部分由第二接收路径处理，在数据脉冲串的第一部分和第二部分之间提供一时间间隔，在该时间间隔中没有发生数据传输，并且由在第一部分和第二部分之间的波段选择滤波的带宽的改变所引起的瞬变在没有传输发生的时间间隔期间衰减。 

本发明还提供另一种无线电接收机，用于接收由发射机发射的数据脉冲串，其中数据脉冲串包括第一部分，其在发射机端使用第一调制方法调制，和第二部分，其在第一部分之后被发射并且在发射机端使用第二调制方法调制，具有：用于处理第一部分的第一接收路径；用于处理第二部分的第二接收路径；一第一公共接收路径，其连接在第一接收路径和第二接收路径的上游，并且具有波段选择滤波器；和/或一第二公共接收路径，其连接在第一接收路径和第二接收路径的下游，并且具有用于时钟恢复的单元。 

相应地，本发明还提供另一种用于处理用无线电接收的数据脉冲串的方法，其中数据脉冲串包括第一部分，其使用第一调制方法在发射机端被调制，和第二部分，其在第一部分之后被发射并且使用第二调制方法在发射机端被调制，并且其中第一部分由第一接收路径处理，第二部分由第二接收路径处理，其中一第一公共接收路径连接在第一接收路径和第二接收路径的上游，在该第一公共接收路径中执行波段选择滤波，和/或一第二公共接收路径连接在第一接收路径和第二接收路径的下游，在该第二公共接收路径中执行时钟恢复。 

第一接收路径可以由传统的接收机组成，该接收机设计成能接收用第一调制 方法调制的信号。按照对应的方式，第二接收路径同样地是传统的接收机，该接收机设计成能处理用第二调制方法调制的信号。 

两个调制方法的不同的特征可能导致第一接收路径比第二接收路径更简单，并且因此耗费更少功率。因为第二接收路径不需要接收并且处理第一部分，所以根据本发明的无线电接收机的功率消耗小于传统的无线电接收机，那些传统的无线电接收机的单一的接收路径与根据本发明的第二接收路径相同。 

此外，当只有已经调制的数据脉冲串专门通过第一调制方法接收时，根据本发明的无线电接收机中的第二接收路径失效。 

下文描述了由降低功率消耗产生的优点怎样胜过增加实施复杂性的缺点，其与规定的两个接收路径有关。 

更可取地第一调制方法是具有恒定包络的调制方法，例如GFSK，而第二调制方法是线性调制方法例如DQPSK，D8PSK或QAM。 

用这种方法，第一和第二接收路径设计成每个能接收并且处理调制的信号。 

传统的无线电接收机是线性接收机，在这种情况下，其中至少一部分数据脉冲串使用线性调制方法调制。这个接收机也用来处理第一部分，其举例来说，是GFSK调制的。相反，本发明提供一种用于GFSK调制第—部分的GFSK接收机，因此这个部分无须通过线性接收机处理，该线性接收机计划处理第二部分。总的说，这减少了根据本发明的无线电接收机的功率消耗。 

根据本发明的无线电接收机的一个较佳的实施例，第一公共接收路径连接在第一和第二接收路径的上游(upstream)，具体地包含模拟波段选择滤波器。波段选择滤波器的联合使用大大减少了实施的复杂性和占用的空间，因为波段选择滤波器通常占用无线电接收机中相当多的空间。 

更可取地当第二公共接收路径连接在第一和第二接收路径的下游(downstream)时，进一步的减少了实施的复杂性和使用的空间。有利地，第二公共接收路径包含用于时钟恢复的单元。 

当改变调制类型时，在一些情况下由于GFSK和DPSK不同的调制频谱，即使当符号速率保持不变，波段选择滤波器的带宽也必须被改变。更可取地，波段选择滤波器设计为使切换带宽时出现的瞬变在所谓的保护间隔期内衰减。保护间隔是一种在其中没有数据传输发生的时间间隔，其在数据脉冲串第一和第二部分的传输之间被提供。 

根据本发明的无线电接收机的一个特别优选的实施例，规定第一接收路径具有限制放大器(限制器)，其后面有鉴别器，用于将模拟信号转换为数字信号。更可取地第二接收路径具有用于相同目的的模拟/数字转换器。具有下游鉴别器的限制放大器与传统的模拟/数字转换器相比区别在于耗费更少的功率。此外，具有下游鉴别器的限制放大器比传统的模拟/数字转换器的实施更简单。另外，举例来说，如果衰落迅速地改变，限制鉴别器接收机结构对于具有下降严重的接收电平的信道是有益的。在这种情况下，控制模拟/数字转换器输入的自动增益控制(AGC)在一些情况下可能不能很快地充分作出反应，或控制范围可能不是足够宽的，由此导致接收质量降低。 

有利地，可以保证第二接收路径大部分时间处于备用状态，并且仅仅在接收数据脉冲串时被激活。在一方面这个措施尽可能降低功率消耗，而另一方面保证当调制类型改变时第二接收路径随时可接收数据脉冲串的第二部分。这个措施也使得通常由线性接收机内提供的自动增益控制(AGC)与接收GFSK-调制数据同时地控制接收功率成为可能。在这种情况下，该控制过程通过控制用于第二接收路径的模拟/数字转换器的输入来执行。因此用这种方法获得的增益设置能用于处理DPSK调制数据，因为大多数情况下，在确定的容许误差内功率对GFSK和DPSK是一样的。 

此外，在处理数据脉冲串的第一部分期间已经确定的信息被传输到第二接收路径是特别有益的。从第一部分获得的信息和参数至少可以用作第二接收路径的起始值。举例来说，这些包括接收功率，频偏和采样相位。 

更可取地数据脉冲串的无线电传送根据″增强的蓝牙数据速率″标准。 

根据本发明的方法用于处理数据脉冲串，该数据脉冲串通过无线电接收并且其特征在于调制类型在传输数据脉冲串期间改变。因此该数据脉冲串具有第一和第二部分，其中第一部分在发射机端使用第一调制方法调制，并且第二部分在发射机端使用第二调制方法调制。根据本发明，分别互相独立地处理这两个部分，并且使用不同的处理方法。因此第一部分通过第一接收路径处理，并且第二部分通过第二接收路径处理。 

因为根据本发明的方法与根据如上所述本发明的无线电接收机对应，因此与用于相同的目的的传统方法相比，根据本发明的方法与根据本发明的无线电接收机一样具有相同的优点。 

附图说明

根据附图，本发明将在下文示范的方法中被更详细地解释，其中： 

图1示出了根据″增强的蓝牙数据速率″标准的数据脉冲串示意图； 

图2示出了根据本发明的无线电接收机的一个示范的实施例的无线电接收机的方框图；和 

图3示出了图2中示出的单元132的方框图。 

具体实施方式

图1用示意图示出了根据″增强的蓝牙数据速率″标准的数据脉冲串1。这个标准允许调制类型在数据脉冲串内改变。数据脉冲串的开始2，其包括前同步码和接入代码，总是使用GFSK调制方法调制。然后变为M-DPSK线性调制方法(具有多值符号M＝4或8)。这个改变发生在所谓的保护间隔3期间，在这期间没有数据传输发生。在保护间隔3之后同步序列4和有效载荷数据5被发射。 

作为本发明的无线电接收机的一个示范的实施例，图2说明了一种无线电接收机10，其可用于接收如图1所示的数据脉冲串1。该无线电接收机10包括模拟前端级11，GFSK接收部分12，M-DPSK接收部分13和数字控制单元14。 

接收的射频信号首先被传给模拟前端级11中的LNA 111。已经由LNA 111放大的射频信号通过混频级112向下混频为中频。混频级112包含两个专用混频器，其经由两个正交频率信号驱动。由此在混频级112的输出端产生一种复数信号。混频级112的复数输出信号被送到通路滤波器113，其是多相滤波器。 

来源于通路滤波器113的输出信号被送到无线电接收机10中的两个接收路径。第一接收路径，其延伸至GFSK接收部分12，用于处理如图1所示的数据脉冲串1的经GFSK调制的部分。当调制类型在发射机端改变时，第二接收路径，它们中的大多数位于M-DPSK接收部分13，处理数据脉冲串1的经M-DPSK调制的部分。 

第一接收路径在输入端具有复数模拟/数字转换器。该复数模拟/数字转换器包括限制放大器(限制器)114和采样单元121。时间连续的由限制放大器114产生的离散值信号通过采样单元121在离散时间被转换为数字信号。然后这些信号通过抽取和滤波级122，数字解调器123和用于频率校正的单元124。从单元124发出的数据被送到用于时钟恢复的单元134。单元134被安排在M-DPSK接收部分13中并且在下面进一步解释。 

第二接收路径在它的输入端具有可编程放大器115。可编程放大器115控制M-DFSK接收部分13。在输入侧，M-DPSK接收部分13具有模拟/数字转换器131。来源于模拟/数字转换器131的数字信号被传给单元132。 

单元132用于数字解调，用于频率校正并且用于相位再调整，并且其在图3中被更详细地说明。由模拟/数字转换器131数字化的I和Q值首先被送到混频器132.1。然后数据连续地通过IQ交织器(interleaver)132.2，抽取器132.3，群时延均衡器132.4，匹配滤波器132.5，过采样器132.6，用于相位确定的单元132.7，和用于相位反变换和用于频率校正的单元132.8。 

单元132后面有用于Gray(格雷)解码的解码器133。解码器133发射过采样的比特数据流。这个比特数据流被传给用于时钟恢复的单元134。单元134使用单元134.1以确定提供给它的数据的采样相位，然后以比特时钟速率发射该数据。 

根据本发明的无线电接收机给出的示范的实施例中，用于时钟恢复的单元134不但是第一接收路径的元件而且是第二接收路径的元件，第一接收路径设计成处理GFSK信号，第二接收路径设计成处理M-DPSK信号。这个措施允许无线电接收机10以尽可能低的成本生产。 

无线电接收机10也被设计为在数据脉冲串1的一部分经GFSK-调制期间确定的无线电接收机10的具体的参数至少能用作起始值，该起始值用于处理M-DPSK调制的数据脉冲串1的一部分。提供在图2中的单元124和132之间说明的控制器以便发射这些参数。 

举例来说，数据脉冲串1经GFSK-调制的部分的末端，其在蓝牙情况下，由于在尾部的序列′1010′或0101′而没有DC分量，被用来估计频偏。用这种方法确定的频偏可以作为数字值被传给M-DPSK调制器。采样相位在GFSK接收部分12也可以同样被确定，并且可以作为起始值发射到M-DPSK接收部分13。考虑在GFSK部分和可能根据蓝牙标准的M-DPSK部分之间的时间误差，至少用于M-DPSK分量的同步窗口可以在这里被导出。 

该示范的实施例还规定，接收功率在数据脉冲串1的被GFSK-调制的部分内被确定。为了这个目的，LNA 111的增益首先通过功率检波器被大略地设置。然后根据RSSI值进行细调。RSSI值由数字控制单元14确定。在这种情况下，RSSI值从来源于模拟/数字转换器131的输出信号中获得，该模拟/数字转换器 131驱动数字M-DPSK解调器。数字控制单元14不仅设置LNA 111的增益级而且设置可编程放大器115的增益级。 

无线电接收机也具有控制单元，其没有在图2中说明，并且其用来确定是否数据通过GFSK接收部分12或M-DPSK接收部分13获得。 

如同上面已经解释的，无线电接收机10，用和根据本发明的任一其它无线电接收机完全一样的方法，具有功率消耗小于那些传统的无线电接收机的优点。然而降低功率消耗涉及增加实施的复杂性。然而，从图2中的示范的实施例可以知道，与单纯的GFSK接收机相比为了生产无线电接收机10需要增加相对小数量的元件，因为许多元件不仅仅用于处理GFSK-调制信号，而且用于处理M-DPSK-调制信号。由此，与本发明相联系的增加的实施复杂性的缺点通常通过降低功率消耗的优点补偿了。 

为了进一步降低功率消耗，有意义的是，使无线电接收机10的专门用于处理M-DPSK调制数据的那部分尽可能处于备用状态。然而，开始接收数据脉冲串1时，有关的元件应该被再次激活，以便在保护间隔3期间调制类型可能改变时它们能立即准备操作。 

Claims (28)

1.无线电接收机(10)，用于接收由发射机发射的数据脉冲串(1)，其中数据脉冲串(1)包括第一部分(2)，其在发射机端使用第一调制方法调制，和第二部分(4，5)，其在第一部分(2)之后被发射并且在发射机端使用第二调制方法调制，具有

-用于处理第一部分(2)的第一接收路径(12)，

-用于处理第二部分(4，5)的第二接收路径(13)，其中在数据脉冲串(1)的第一部分(2)和第二部分(4，5)之间提供一时间间隔(3)，在该时间间隔(3)中没有发生数据传输，

-波段选择滤波器(113)，连接在第一和第二接收路径的上游，其被设计成在第一部分(2)和第二部分(4，5)之间切换波段选择滤波器(113)的带宽的时候，由切换所引起的瞬变在没有传输发生的时间间隔(3)期间衰减，其中

-第一调制方法是具有恒定包络的调制方法，和

-第二调制方法是线性调制方法，并且

其中第一接收路径(12)具有设计成接收用具有恒定包络的调制方法调制的信号的接收机，并且第二接收路径(13)具有线性接收机。

2.根据权利要求1的无线电接收机(10)，

其特征在于

-所述具有恒定包络的调制方法是高斯频移键控(GFSK)，并且

-所述线性调制方法是四相差分移相键控(DQPSK)，八相差分移相键控(D8PSK)或正交调幅(QAM)。

3.根据权利要求2的无线电接收机(10)，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有高斯频移键控(GFSK)接收机。

4.根据上述权利要求1-3之一的无线电接收机(10)，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有限制放大器(114)，该限制放大器(114)具有下游鉴别器，和/或

-第二接收路径(13)具有模拟/数字转换器(131)。

5.根据上述权利要求1-3之一的无线电接收机(10)，

其特征在于

-第二接收路径(113)在接收数据脉冲串(1)期间被激活。

6.根据上述权利要求1-3之一的无线电接收机(10)，其特征在于

-在处理数据脉冲串(1)的第一部分(2)期间在第一接收路径(12)中确定的参数被传输到第二接收路径(13)。

7.根据上述权利要求1-3之一的无线电接收机(10)，

其特征在于

-数据脉冲串的传输根据″增强的蓝牙数据速率″标准。

8.无线电接收机(10)，用于接收由发射机发射的数据脉冲串(1)，其中数据脉冲串(1)包括第一部分(2)，其在发射机端使用第一调制方法调制，和第二部分(4，5)，其在第一部分(2)之后被发射并且在发射机端使用第二调制方法调制，具有

-用于处理第一部分(2)的第一接收路径(12)，

-用于处理第二部分(4，5)的第二接收路径(13)，

-一第一公共接收路径(11)，其连接在第一接收路径(12)和第二接收路径(13)的上游，并且具有波段选择滤波器(113)，和

-一第二公共接收路径(134)，其连接在第一接收路径(12)和第二接收路径(13)的下游，并且具有用于时钟恢复的单元(134)，其中

-第一调制方法是具有恒定包络的调制方法，和

-第二调制方法是线性调制方法，并且

其中第一接收路径(12)具有设计成接收用具有恒定包络的调制方法调制的信号的接收机，并且第二接收路径(13)具有线性接收机。

9.根据权利要求8的无线电接收机(10)，

其特征在于

-所述具有恒定包络的调制方法是高斯频移键控(GFSK)，并且

-所述线性调制方法是四相差分移相键控(DQPSK)，八相差分移相键控(D8PSK)或正交调幅(QAM)。

10.根据权利要求9的无线电接收机(10)，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有高斯频移键控(GFSK)接收机。

11.根据上述权利要求8-10之一的无线电接收机(10)，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有限制放大器(114)，该限制放大器(114)具有下游鉴别器，和/或

-第二接收路径(13)具有模拟/数字转换器(131)。

12.根据上述权利要求8-10之一的无线电接收机(10)，

其特征在于

-第二接收路径(13)在接收数据脉冲串(1)期间被激活。

13.根据上述权利要求8-10之一的无线电接收机(10)，其特征在于

-在处理数据脉冲串(1)的第一部分(2)期间在第一接收路径(12)中确定的参数被传输到第二接收路径(13)。

14.根据上述权利要求8-10之一的无线电接收机(10)，

其特征在于

-数据脉冲串的传输根据″增强的蓝牙数据速率″标准。

15.用于处理用无线电接收的数据脉冲串(1)的方法，其中数据脉冲串(1)包括第一部分(2)，其使用第一调制方法在发射机端被调制，和第二部分(4，5)，其在第一部分(2)之后被发射并且使用第二调制方法在发射机端被调制，并且其中第一部分(2)由第一接收路径(12)处理，第二部分(4，5)由第二接收路径(13)处理，其中在数据脉冲串(1)的第一部分(2)和第二部分(4，5)之间提供一时间间隔(3)，在该时间间隔(3)中没有发生数据传输，并且其中由在第一部分(2)和第二部分(4，5)之间的波段选择滤波的带宽的改变所引起的瞬变在没有传输发生的时间间隔(3)期间衰减，其中

-第一调制方法是一种具有恒定包络的调制方法，并且

-第二调制方法是线性调制方法，并且

其中第一接收路径(12)具有设计成接收用具有恒定包络的调制方法调制的信号的接收机，并且第二接收路径(13)具有线性接收机。

16.根据权利要求15的方法，

其特征在于

-所述具有恒定包络的调制方法是高斯频移键控(GFSK)，并且

-所述线性调制方法是四相差分移相键控(DQPSK)，八相差分移相键控(D8PSK)或正交调幅(QAM)。

17.根据权利要求16的方法，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有高斯频移键控(GFSK)接收机。

18.根据权利要求15到17中的一个所述的方法，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有限制放大器(114)，该限制放大器(114)具有下游鉴别器，和/或

-第二接收路径(13)具有模拟/数字转换器(131)。

19.根据权利要求15到17中的一个所述的方法，

其特征在于

-第二接收路径(13)在接收数据脉冲串(1)期间被激活。

20.根据权利要求15到17中的一个所述的方法，

其特征在于

-在处理数据脉冲串(1)的第一部分(2)期间在第一接收路径(12)中确定的参数被传输到第二接收路径(13)。

21.根据权利要求15到17中的一个所述的方法，

其特征在于

-数据脉冲串的传输根据″增强的蓝牙数据速率″标准。

22.用于处理用无线电接收的数据脉冲串(1)的方法，其中数据脉冲串(1)包括第一部分(2)，其使用第一调制方法在发射机端被调制，和第二部分(4，5)，其在第一部分(2)之后被发射并且使用第二调制方法在发射机端被调制，并且其中第一部分(2)由第一接收路径(12)处理，第二部分(4，5)由第二接收路径(13)处理，其中一第一公共接收路径(11)连接在第一接收路径(12)和第二接收路径(13)的上游，在该第一公共接收路径中执行波段选择滤波，并且其中一第二公共接收路径(134)连接在第一接收路径(12)和第二接收路径(13)的下游，在该第二公共接收路径中执行时钟恢复，其中

-第一调制方法是一种具有恒定包络的调制方法，并且

-第二调制方法是线性调制方法，并且

其中第一接收路径(12)具有设计成接收用具有恒定包络的调制方法调制的信号的接收机，并且第二接收路径(13)具有线性接收机。

23.根据权利要求22的方法，

其特征在于

-所述具有恒定包络的调制方法是高斯频移键控(GFSK)，并且

-所述线性调制方法是四相差分移相键控(DQPSK)，八相差分移相键控(D8PSK)或正交调幅(QAM)。

24.根据权利要求23的方法，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有高斯频移键控(GFSK)接收机。

25.根据权利要求22到24中的一个所述的方法，

其特征在于

-第一接收路径(12)具有限制放大器(114)，该限制放大器(114)具有下游鉴别器，和/或

-第二接收路径(13)具有模拟/数字转换器(131)。

26.根据权利要求22到24中的一个所述的方法，

其特征在于

-第二接收路径(13)在接收数据脉冲串(1)期间被激活。

27.根据权利要求22到24中的一个所述的方法，

其特征在于

-在处理数据脉冲串(1)的第一部分(2)期间在第一接收路径(12)中确定的参数被传输到第二接收路径(13)。

28.根据权利要求22到24中的一个所述的方法，

其特征在于

-数据脉冲串的传输根据″增强的蓝牙数据速率″标准。

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