CN102045101B - 用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机及方法；包括：帧接收机的输入为解调输出，解调输出连接到判决器和直流估计器，其中直流估计器的输出连接到判决器，直流估计器的控制输入连接到帧同步字搜索器。判决器的输出连接到分离器和符号采样器，分离器的输出连接到帧同步字搜索器，后者输出连接到符号时钟恢复器。符号时钟恢复器的输出连接到符号采样器，后者输出最终的有效符号。本发明能够快速的完成直流消除，并且对于不同幅度的直流该接收机的响应速度一致。

Description

用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机及方法

技术领域

本发明涉及一种通信设备及方法，具体涉及一种无线通信系统中的帧接收机及其进行同步字匹配的方法。

背景技术

在目前使用的无线通信中，当单个主接收设备和多个发射设备组成星形网络，并以突发模式工作时，由于设备间晶体存在频率误差，造成了接收设备解调输出存在直流分量(比如FSK调制解调)，并且由于发射设备晶体频率存在差异，该直流分量每帧都可能不同。这就需要帧接收机能够在一帧内准确快速的完成直流消除。需要这样作的通信网络包括蓝牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)以及一对多的数字无绳电话等等。

为了降低发射机功耗，提高系统有效吞吐量，无线通信帧的前导码通常都很短，这样就要求直流估计器能够非常快速的完成直流估计，而且要求估计的非常准确，否则会影响接收灵敏度，导致通信质量变差。

解决上述问题的一种外在方法是使用高品质的时钟晶体，并且在生产测试时对系统进行校准，但是这样会极大地增加终端产品成本，对于竞争日益激烈的消费类市场，寻找一种能够通过改进帧接收机提供的内在方法就变得越来越重要。

如图1所示，现有产品包括一个隔直流滤波器、一个固定门限判决器、一个符号时钟恢复电路、以及一个帧同步字搜索器。现有产品的一个主要问题是隔直流滤波器需要非常长的前导码才能将信号中的大的直流分量消除，这样传输短数据包时产生的额外开销过大，影响了吞吐量，功耗也很大。

现有产品的另外一个问题是符号时钟恢复器通常都采用锁相环的方式工作，恢复的时钟质量取决于前导码的长度。当前导码很短时，要求时钟恢复器有很快的响应的时间，这样可能导致时钟恢复器在灵敏度附近工作时不够稳定，系统可用灵敏度下降。现有产品还有一个问题，当系统噪声电平很高时，帧同步字搜索器可能会误将随机噪声判定为同步字，导致后续真正的帧无法被正确接收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是供一个能够用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机，该接收机能够快速的完成直流消除，并且对于不同幅度的直流该接收机的响应速度一致。本发明要解决的的另外一个技术问题是提供一个帧接收机，该接收机将隔直流滤波器、判决器、符号时钟恢复器以及帧同步时钟器进行联合分析和处理，能够保证接收机所有功能模块相互作用，共同得到最佳的直流消除和同步效果。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种判决器和直流估计器，判决器和直流估计器的输入端连接解调输出信号，直流估计器输出端连接到判决器，直流估计器的控制输入端连接到帧同步字搜索器，直流估计器使用多个符号进行直流估计，按照预定的符号更新一次，当前估计出来的直流作为后续同步字搜索器的判决门限；

判决器的输出端连接到分离器和符号采样器，判决器使用直流估计器输出的判决门限对解调输出进行判决，得到过采样的符号序列；

分离器的输出端连接到多个帧同步字搜索器，同步字搜索器同时对多路符号流进行帧同步字搜索，如果搜索结果满足同步要求，则会计算出最佳的符号时钟采样相位，同步字搜索器输出端连接到符号时钟恢复器；

符号时钟恢复器的输出端连接到符号采样器，符号时钟恢复器根据得到的符号时钟采样相位和符号速率得到符号采样时钟；

符号采样器使用符号采样时钟直接对过采样的符号序列进行采样，得到最终的符号输出。

本发明的有益效果在于：能够快速的完成直流消除，并且对于不同幅度的直流该接收机的响应速度一致。同时该接收机将隔直流滤波器、判决器、符号时钟恢复器以及帧同步时钟器进行联合分析和处理，能够保证接收机所有功能模块相互作用，共同得到最佳的直流消除和同步效果。

本发明还提供了上述用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机进行同步字匹配的方法；多个同步字搜索器对多路缓存中的符号队列进行同步字匹配，然后根据匹配结果计算出初始符号采样相位，步骤如下：

建立一个空的数组IND，并且匹配数为MN＝0；

如果缓存0中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素1，同时MN＝MN+1；

如果缓存1中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素2，同时MN＝MN+1；

同上，如果缓存N中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素N+1，同时MN＝MN+1；

如果MN大于等于2，则符号采样初始相位等于：

initial_phase＝round(sum(IND*2-1)/MN)

如果MN大于等于2，则锁定直流估计器的输出，同时完成同步字搜索和符号采样初始相位确定，否则重新从步骤1开始。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是现有帧接收机的示意图；

图2是本发明实施例所述帧接收机的示意图；

图3是本发明实施例所述符号位缓存的示意图。

具体实施方式

本发明的主要目的是提供一个能够用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机，该接收机能够快速的完成直流消除，并且对于不同幅度的直流该接收机的响应速度一致。

本发明的另外一个目的是提供一个联合帧接收机，该接收机将隔直流滤波器、判决器、符号时钟恢复器以及帧同步时钟器进行联合分析和处理，能够保证接收机所有功能模块相互作用，共同得到最佳的直流消除和同步效果。

如图2所示，本发明的主要部件包括一个直流估计器、一个判决器、一个分离器、四个帧同步搜索器、一个符号时钟恢复器以及一个符号采样器。

直流估计器使用8个符号进行直流估计，每1/4个符号更新一次，当前估计出来的直流作为后续同步字搜索器的判决门限。

判决器使用直流估计器输出的判决门限对解调输出进行判决，得到过采样的符号序列。

分离器将过采样的符号序列按照1/4符号的间隔分为四路。

四个帧同步字搜索器同时对四路符号流进行帧同步字搜索，如果搜索结果满足同步要求，则会计算出最佳的符号时钟采样相位。

符号时钟恢复器根据得到的符号时钟采样相位和符号速率，直接得到符号采样时钟。

符号采样器使用符号采样时钟直接对过采样的符号序列进行采样，得到最终的符号输出。

帧接收机的输入为解调输出，解调输出连接到判决器和直流估计器，其中直流估计器的输出连接到判决器，直流估计器的控制输入连接到帧同步字搜索器。

判决器的输出连接到分离器和符号采样器，分离器的输出连接到帧同步字搜索器，后者输出连接到符号时钟恢复器。

符号时钟恢复器的输出连接到符号采样器，后者输出最终的有效符号。

解调输出的采样率为OSR整数倍的符号速率。如图3所示，直流估计器每1/4符号时间使用8个符号估计出一个直流，判决器根据估计出来的直流对后续符号进行判决。判决后的符号被分离器以1/4符号的相位间隔分为四路，每路缓存长度等于同步字同步，如下图以同步字长度为2，OSR等于8为例进行说明：

四个同步字搜索器对四路缓存中的符号队列进行同步字匹配，然后根据匹配结果计算出初始符号采样相位，步骤如下：

1.建立一个空的数组IND，并且匹配数为MN＝0

2.如果缓存0中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素1，同时MN＝MN+1；

3.如果缓存1中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素2，同时MN＝MN+1；

4.如果缓存2中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素3，同时MN＝MN+1；

5.如果缓存3中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素4，同时MN＝MN+1；

6.如果MN大于等于2，则符号采样初始相位等于：

initial_phase＝round(sum(IND*2-1)/MN)

7.如果MN大于等于2，则锁定直流估计器的输出，同时完成同步字搜索和符号采样初始相位确定，否则重新从步骤1开始

符号时钟恢复器根据符号采样初始相位和符号速率，按照节拍产生出后续整个帧的符号采样时钟，该时钟对判决器输出进行采样得到最终的符号输出。

本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (9)

1.一种用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机；其特征在于，包括：

判决器和直流估计器，判决器和直流估计器的输入端连接解调输出信号，直流估计器输出端连接到判决器，直流估计器的控制输入端连接到帧同步字搜索器，直流估计器使用多个符号进行直流估计，按照预定的符号更新一次，当前估计出来的直流作为后续帧同步字搜索器的判决门限；

判决器的输出端连接到分离器和符号采样器，判决器使用直流估计器输出的判决门限对解调输出进行判决，得到过采样的符号序列；

分离器的输出端连接到多个帧同步字搜索器，帧同步字搜索器同时对多路符号流进行帧同步字搜索，如果搜索结果满足同步要求，则会计算出最佳的符号时钟采样相位，帧同步字搜索器输出端连接到符号时钟恢复器；

符号时钟恢复器的输出端连接到符号采样器，符号时钟恢复器根据得到的符号时钟采样相位和符号速率得到符号采样时钟；

符号采样器使用符号采样时钟直接对过采样的符号序列进行采样，得到最终的符号输出。

2.如权利要求1所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机；其特征在于，所述解调输出信号的采样率为OSR整数倍的符号速率。

3.如权利要求1所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机；其特征在于，所述帧同步搜索器为四个，直流估计器使用8个符号进行直流估计，每1/4个符号更新一次，四个帧同步字搜索器同时对四路符号流进行帧同步字搜索。

4.如权利要求3所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机；其特征在于，

直流估计器每1/4符号时间使用8个符号估计出一个直流，判决器根据估计出来的直流对后续符号进行判决；判决后的符号被分离器以1/4符号的相位间隔分为四路，每路缓存长度等于同步字同步。

5.如权利要求1所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机；其特征在于，

所述符号时钟恢复器根据符号采样初始相位和符号速率，按照节拍产生出后续整个帧的符号采样时钟，所述符号采样器使用该时钟对判决器输出进行采样得到最终的符号输出。

6.如权利要求1所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机进行同步字匹配的方法；其特征在于，多个帧同步字搜索器对多路缓存中的符号队列进行同步字匹配，然后根据匹配结果计算出初始符号采样相位，步骤如下：

建立一个空的数组IND，并且匹配数为MN＝0；

如果缓存0中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素1，同时MN＝MN+1；

如果缓存1中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素2，同时MN＝MN+1；

同上，如果缓存N中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素N+1，同时MN＝MN+1；

如果MN大于等于2，则符号采样初始相位等于：

initial_phase＝round(sum(IND*2-1)/MN)

如果MN大于等于2，则锁定直流估计器的输出，同时完成同步字搜索和符号采样初始相位确定，否则重新从步骤1开始。

7.如权利要求6所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机进行同步字匹配的方法；其特征在于，所述解调输出信号的采样率为OSR整数倍的符号速率。

8.如权利要求7所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机进行同步字匹配的方法；其特征在于，所述帧同步搜索器为四个，直流估计器使用8个符号进行直流估计，每1/4个符号更新一次，四个帧同步字搜索器同时对四路符号流进行帧同步字搜索。

9.如权利要求8所述的用于星形网络中工作在突发模式下的帧接收机进行同步字匹配的方法；其特征在于，当同步字长度为2，OSR等于8时，有四个帧同步字搜索器对四路缓存中的符号队列进行同步字匹配，然后根据匹配结果计算出初始符号采样相位，步骤如下：

建立一个空的数组IND，并且匹配数为MN＝0

如果缓存0中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素1，同时MN＝MN+1；

如果缓存1中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素2，同时MN＝MN+1；

如果缓存2中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素3，同时MN＝MN+1；

如果缓存3中的符号队列等于同步字，则在IND数组中加入一个元素4，同时MN＝MN+1；

如果MN大于等于2，则符号采样初始相位等于：

initial_phase＝round(sum(IND*2-1)/MN)

如果MN大于等于2，则锁定直流估计器的输出，同时完成同步字搜索和符号采样初始相位确定，否则重新从步骤1开始。

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