CN104143995B - 自适应蓝牙接收机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信号干扰，公开了一种蓝牙接收机及方法。在本发明中，该蓝牙接收机包括被配置成接收具有前导码和伪码的蓝牙信号的射频前端；与该射频前端通信连接的直流估计器；以及与该直流估计器通信连接的帧同步器。该直流估计器被配置成通过确定上述前导码的样本的平均值以执行直流偏移估计，而该帧同步器被配置成将上述伪码用于帧同步。通过使用上述蓝牙帧结构，可以降低干扰、改善灵敏度和直流偏移估计。

Description

自适应蓝牙接收机及方法

技术领域

本申请涉及信号干扰，特别涉及但不限于使用蓝牙帧结构来降低干扰、改善灵敏度和直流（DC）偏移估计。

背景技术

通常，由于接入码不具有均匀分布的二进制码，蓝牙接收机使用接入码会有不正确的DC偏移估计。

并且，由于增益控制在接收信号强度指示（ReceivingSignalStrengthIndicator，简称“RSSI”）检测后有一帧的延迟，如果有大的干扰，蓝牙接收机会丢失一帧。

最后，因为在蓝牙数据包中没有冗余的训练模式，蓝牙接收机没有均衡器来改善灵敏度。

因此，需要克服这些问题的新的蓝牙接收机和方法。

发明内容

根据本发明一实施例，一种接收机和方法自适应地使用该蓝牙帧结构来改善DC偏移估计的准确度、改善抗干扰度和改善灵敏度。

在一实施方式中，该接收机包括被配置成接收具有前导码和伪码（PN）的蓝牙信号的射频（RF）前端；与该RF前端通信连接的直流（DC）估计器；以及与该DC估计器通信连接的帧同步器。该DC估计器被配置成通过确定上述前导码的样本的平均值以执行DC偏移估计，而该帧同步器被配置成将上述伪码用于帧同步。

在一实施方式中，上述方法包括：用RF前端接收具有前导码和伪码（PN）的蓝牙信号；用与该RF前端通信连接的DC估计器执行DC偏移估计；以及用与该DC估计器通信连接的帧同步器执行帧同步。该DC估计器通过确定上述前导码的样本的平均值以执行DC偏移估计，而该帧同步器将上述伪码用于帧同步。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

使用前导码的样本的平均值来执行直流偏移估计，使直流偏移估计更为准确。

进一步地，当检测到低噪声放大器输出信号的RSSI大于第一门限，并且信道滤波器输出信号的RSSI小于第二门限，则AGC降低增益，可以有效地抑制干扰。第一门限与第二门限可以是相同的，也可以是不同的。

进一步地，AGC的调整在检测的同一帧中进行，并将AGC的调整时机限制在PN段，即使有大的干扰也可以及时调整，不会轻易失去一帧。

进一步地，如果RSSI大于预定门限，则分别将蓝牙信号的尾部和低地址部分用于DC偏移估计和帧同步，否则分别将蓝牙信号的前导码和伪码用于DC偏移估计和帧同步，可以在不同的信号强度场景进行DC偏移估计、同步和信道均衡的优化，

进一步地，使用低地址部分进行信道估计和信道均衡，可以改善蓝牙接收机的灵敏度。

附图说明

本发明的非限制性和非详尽的各实施例将参照下列附图进行说明，其中类似参考数字标记除详细说明外在各种视图中指示类似部件。

图1为说明蓝牙帧结构的方框图；

图2为根据本发明一实施例的说明蓝牙接收机的方框图；

图3为图2所示的接收机的前端的详细视图；

图4为根据本发明一实施例的用于接收蓝牙信号的方法的流程图；

图5为根据本发明一实施例的用于调整增益的方法的流程图。

具体实施方式

现将对本发明的各种方面和实例进行说明。以下的描述为了全面理解和说明这些实例而提供了特定细节。但是，本领域的技术人员可以理解，即使没有许多这些细节，也可以实施本发明。此外，一些公知结构或功能可能没有被示出或详细描述，以避免不必要地模糊相关说明。

下面给出的描述中所使用的术语意欲以其最宽的合理方式被解释，即使该术语与本发明的某些特定实例的详细描述结合使用。某些术语甚至会在下面被强调，然而意欲以任何限制方式被解释的任何术语将公开地和具体地被限定为该具体实施方式部分中限定的那样。

图1是说明一实例蓝牙帧100结构的方框图。该帧100包括4位前导码110、跟着包含34位伪码（目前蓝牙是34位伪码，但不排除将来可能变化，但本发明的技术方案依然适用）和24位低地址部分（LowerAddressParts，简称“LAP”）的64位接入码、尾部140和有效载荷150。该接入码是用于同步、DC偏移补偿和识别。

图2是根据本发明一实施例的说明一蓝牙接收机200的方框图。该接收机200包括与DC估计器220通信连接的RF前端210，该DC估计器220与帧同步器230通信连接，该帧同步器230与频移键控（FSK）解调器240通信连接，该FSK解调器240与均衡器250通信连接。快速RSSI检测器270与自动增益控制器（AGC）280通信连接。该检测器270与该AGC280都与该RF前端210通信连接。慢速RSSI检测器260与该FSK解调器240通信连接。该均衡器250包括信道估计器（CE）255。

该RF前端210接收蓝牙信号并执行初始处理，其将进一步结合附图3进行讨论。该DC估计器220通过确定该前导码110的样本的平均值以执行DC偏移估计。该帧同步器230将该34位PN120用于帧同步。也就是说，同步是通过匹配已知PN模式和该PN的输入样本形成的。该CE255将该LAP130用于信道估计，其采用最大似然序列估计。该CE255将基于所接收的信号和已知模式的PN120来获取信道脉冲响应。该均衡器250然后可以基于判定反馈误差或最大似然来使用该信道脉冲响应以改善该灵敏度。该均衡器250首先将用上述接入码进行信道估计，然后对该有效载荷150进行信道补偿，以减少该有效载荷150中的位出错率。默认地，该AGC280被设置为最大增益。

图3是图2所示的接收机200的RF前端210的详细视图。该RF前端210包括与混频器214通信连接的低噪声放大器（LNA）212，该混频器214与信道滤波器216通信连接，该信道滤波器216与解调器218连接。该快速RSSI检测器270包括第一RSSI检测器270a和第二RSSI检测器270b，这些检测器都与该AGC280连接。该第一RSSI检测器270a接收该LNA212的输出，而该第二RSSI检测器270b接收来自该信道滤波器216的输出。

如果有大的干扰，其被该快速RSSI检测器270检测到，而该AGC280被调低。该快速RSSI检测器270将检测两个RSSI，一个是该LNA212后的RSSI1270a，另一个是该信道滤波器216后的RSSI2270b。如果该RSSI1很大，但该RSSI2很小，则发现大的干扰。该信道滤波器216负责抑制该干扰。此外，该前导码110和该PN120被用于上述RSSI检测。该快速RSSI检测器270可以采用例如大约1μs的快速响应时间常数。然后该DC估计器220将该尾部用于DC估计，而该帧同步器230将该LAP130用于同步。尽管该尾部140继该LAP130之后进入，但缓冲器（未显示）可以将两者缓冲以使得该LAP130使用由该尾部140估计得到的DC。进一步地，该有效载荷150使用由该尾部140估计得到的DC。通常，前导码是固定序列，或其0、1比例一致。

图4是根据本发明一实施例的用于接收蓝牙信号的方法400的流程图。首先，增益被设置为最大值（410）。接着使用该前导码110执行DC估计（420）。然后使用该PN120执行帧同步（430）。接着使用该LAP130执行信道估计（440）。最后，灵敏度被相应调整（450）。该方法400然后结束。

图5是根据本发明一实施例的用于调整增益的方法500的流程图。第一RSSI在该LNA212后被测量（510），而第二RSSI在该信道滤波器216之后被测量。如果（520）该第一RSSI在该第二RSSI很低时很高，则该增益被降低（530）。在一实施例中，如果该第一RSSI>RSSI_THD，而该第二RSSI<RSSI_THD，则该增益被降低（530），其中RSSI_THD低于该接收机100的饱和水平大约3dB。该增益被降低（530）直到该第一RSSI不再很高，然后该第二RSSI不再很低。该方法500然后结束。

对于灵敏度电平信号，该RF前端的增益被设置成最大值，其也是RX（ReceivedPower，接收强度）线槽的初始默认增益。为了提高该灵敏度，该RF前端将使用前导码进行DC估计和使用34位PN进行帧同步。最后该24位LAP被用作信道估计。该信道估计将基于RX信号和已知的PN模式来获取信道脉冲响应。接着在该有效荷载中该均衡器基于判定反馈误差或最大似然来使用信道脉冲响应以改善该灵敏度。

明显地34位PN足以替代使用全部的64位接入码来正确地同步。

对于大的干扰和大的输入信号，其导致FSK信号不正确的检波，将自动地降低该RF前端的增益以避免饱和并使信号可以被正确的同步。在这种情况下，该前导码与PN将被用于RSSI检测和增益改变。该RSSI检测器在此将采用例如1μs的快速响应时间常数。接着该RSSI检测器将该尾部用于DC估计并将该LAP用于同步。尽管该尾部继该LAP后进入，我们可以将两者缓冲以使得该LAP能够使用该尾部估计得到的DC。该有效荷载也使用该尾部估计得到的DC。

现有技术中，检测当前帧后，与当前帧检测结果相对应的AGC调整在下一帧作出。这样遇到大干扰时，因为对当前帧没有进行AGC调整，很容易失去当前帧。

本发明的一个实施方式中，AGC的调整在检测的同一帧中进行，但本发明的发明人发现，如果AGC发生了调整，信号的处理会有增益的突变，导致信号无法正常处理。因此，将AGC的调整时机限制在PN段，再结合上述两个场景下对蓝牙帧结构中各段的处理方式，可以避免AGC在帧中调整所引发的后果，即使有大的干扰也可以在及时调整，不会轻易失去一帧。

该书面说明书使用实例来公开本发明，包括最佳实施方式，并且也使本领域任何技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统和执行任何所结合的方法。本发明的专利范围由本权利要求书限定，并可包括本领域技术人员想到的其他实例。这些其他实例如果具有与本权利要求书的文字语言相同的结构元件，或包括与本权利要求书的文字语言没有本质区别的等同结构元件，则这些其他实例意欲在该权利要求书的范围之内。

Claims (8)

1.一种蓝牙接收机，其特征在于，包括：

射频前端，其被配置成接收具有前导码、低地址部分和伪码的蓝牙信号；所述射频前端进一步包括低噪声放大器和信道滤波器；

直流估计器，其与所述射频前端通信连接；

帧同步器，其与所述直流估计器通信连接；

自动增益控制器AGC，与所述射频前端通信连接；

快速接收信号强度指示RSSI检测器，与所述射频前端和所述AGC都通信连接；

所述快速RSSI检测器进一步包括第一和第二RSSI检测器，所述第一RSSI检测器接收所述低噪声放大器的输出，所述第二RSSI检测器接收所述信道滤波器的输出；

所述AGC被配置成当所述第一RSSI检测器检测到高于门限的RSSI并且所述第二RSSI检测器检测到低于所述门限的RSSI时，降低增益；

所述直流估计器被配置成当所述第一RSSI检测器检测到高于门限的RSSI并且所述第二RSSI检测器检测到低于所述门限的RSSI时，将所述蓝牙信号的尾部用于直流偏移估计；否则，通过确定所述前导码的样本的平均值来执行直流偏移估计；

所述帧同步器被配置成当所述第一RSSI检测器检测到高于门限的RSSI并且所述第二RSSI检测器检测到低于所述门限的RSSI时，将所述低地址部分用于帧同步；否则，将所述伪码用于帧同步。

2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括：

频移键控FSK解调器，其与所述帧同步器通信连接；

均衡器，其与所述FSK解调器通信连接；

其中，所述均衡器包括被配置成将所述低地址部分用于信道估计的信道估计器。

3.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述射频前端包括：

混频器，其与所述低噪声放大器通信连接；以及

解调器，其与所述信道滤波器通信连接。

4.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述门限低于所述接收机的饱和水平3dB。

5.一种用于蓝牙接收机的方法，其特征在于，包括以下步骤：

用射频前端接收具有前导码、低地址部分和伪码的蓝牙信号；

用与所述射频前端的低噪声放大器连接的第一RSSI检测器接收所述低噪声放大器的输出；

用与所述射频前端的信道滤波器连接的第二RSSI检测器接收所述信道滤波器的输出；

若所述第一RSSI检测器检测到高于门限的RSSI并且所述第二RSSI检测器检测到低于所述门限的RSSI，执行以下步骤：

用与所述射频前端连接的AGC降低增益；

用与所述射频前端通信连接的直流估计器将所述蓝牙信号的尾部用于执行直流偏移估计；以及

用与所述直流估计器通信连接的帧同步器将所述低地址部分用于执行帧同步；

否则，执行以下步骤：

用所述直流估计器通过确定所述前导码的样本的平均值来执行直流偏移估计；以及

用所述帧同步器将所述伪码用于帧同步。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收机还包括：

频移键控FSK解调器，其与所述帧同步器通信连接；以及

均衡器，其与所述FSK解调器通信连接；

其中，所述均衡器包括被配置成将所述低地址部分用于信道估计的信道估计器。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述射频前端包括：

混频器，其与所述低噪声放大器通信连接；以及

解调器，其与所述信道滤波器通信连接。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述门限低于所述接收机的饱和水平3dB。