CN108141420A - 用于gfsk中的联合解调和解映射的系统和方法 - Google Patents

用于gfsk中的联合解调和解映射的系统和方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于无线通信的方法。所述方法包括：接收经模式映射和高斯频移键控(GFSK)调制的信号。所述方法还包括：基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调。所述方法可以进一步包括：基于所述联合解映射和解调更新所述存储的累积相位。

Description

用于GFSK中的联合解调和解映射的系统和方法
技术领域
概括地说，本公开内容涉及无线通信。更具体地说，本公开内容涉及用于联合解调和解映射的系统和方法。
背景技术
在最近几十年中，对电子设备的使用已经变得常见。具体地说，电子技术的进步已经降低了日益复杂和有用的电子设备的成本。成本降低和消费者需求已经使对电子设备的使用激增，以使得它们实际上在现代社会中无处不在。随着对电子设备的使用已经扩张，因此具有对电子设备的新的和改进了的特征的需求。更具体地说，更快地、更高效地或者具有更高的质量地执行功能的电子设备经常受欢迎。
一些电子设备与其它的电子设备通信。这些电子设备可以发送和/或接收电磁信号。例如，智能电话可以向和/或从另一个设备(例如，膝上型计算机、车辆中的电子控制台、无线耳机等)发送和/或接收信号。在另一个示例中，无线耳机可以向和/或从另一个设备(例如，膝上型计算机、游戏控制台、智能电话等)发送和/或接收信号。
然而，特定的挑战出现在无线通信中。例如，一些无线通信设备可能具有有限的距离。该有限的距离在一些情况下可能导致连接问题和不能令人满意的性能。如可以从本讨论中观察到的，对无线通信进行改进的系统和方法可能是有益的。
发明内容
描述了一种用于无线通信的方法。所述方法包括：接收经模式映射和高斯频移键控(GFSK)调制的信号。所述方法还包括：基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调。
所述方法还可以包括：基于所述联合解映射和解调更新所述存储的累积相位。
执行所接收的信号的所述联合解映射和解调可以包括：执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转。所述匹配滤波可以确定所接收的信号的所述模式映射。所接收的信号的所述相位旋转可以是基于所述存储的累积相位的。
所述存储的累积相位可以是根据所述组合的匹配滤波和相位旋转的输出确定的。执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转可以包括：使用所述存储的累积相位执行相位旋转以对所接收的信号的相位进行补偿。可以使用所述相位旋转产生的相位执行匹配滤波以确定输出比特。
基于所述存储的累积相位的所述相位旋转可以在匹配滤波之前发生。匹配滤波可以在基于所述存储的累积相位的所述相位旋转之前发生。
所述存储的累积相位可以被反馈以执行所接收的信号的相位旋转。执行所接收的信号的所述联合解映射和解调还可以包括：生成用于维特比解码器的软输入。
还描述了一种无线通信设备。所述无线通信设备可以包括：被配置为接收经模式映射和GFSK调制的信号的接收机。所述无线通信设备还可以包括：被配置为基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调的联合解调器/解映射器。
还描述了一种用于无线通信的装置。所述装置包括：用于接收经模式映射和GFSK调制的信号的单元。所述装置还包括：用于基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调的单元。
还描述了一种用于无线通信的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括在其上具有指令的非暂时性有形计算机可读介质。所述指令包括：用于使无线通信设备接收经模式映射和GFSK调制的信号的代码。所述指令还包括：用于使所述无线通信设备基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调的代码。
附图说明
图1是示出可以在其中实现用于联合解调和解映射的系统和方法的接收方通信设备的一种配置的方框图；
图2是示出一种用于联合解调和解映射的方法的流程图；
图3是示出可以被实现用于联合解调和解映射的部件的一个示例的方框图；
图4是示出可以被包括在联合解调器/解映射器中的部件的一个示例的方框图；
图5是示出可以被包括在联合解调器/解映射器中的部件的另一个示例的方框图；
图6是示出可以在其中实现用于联合解调和解映射的系统和方法的无线通信设备的另一种更具体的配置的方框图；以及
图7示出了可以被包括在无线通信设备内的特定的部件。
具体实施方式
本文中公开的系统和方法可以提供用于执行联合解调和解映射的接收(Rx)方案。本文中描述的联合解调和解映射与用于解调和解映射的非联合的方法相比可以产生更好的性能。
本文中描述的系统和方法可以在各种各样不同的电子设备上被实现。电子设备的示例包括通用或者专用计算系统环境或者配置、个人计算机(PC)、服务器计算机、手持型或者膝上型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费电子、网络PC、迷你计算机、大型计算机、包括以上系统或者设备中的任意系统或者设备的分布式计算环境等。系统和方法还可以在移动设备(诸如电话、智能电话、无线耳机、个人数字助理(PDA)、超移动个人计算机(UMPC)、移动互联网设备(MID)等)中被实现。进一步地，系统和方法可以通过电池供电的设备、传感器等来实现。
为了清楚起见和便于解释，以下描述内容参考无线通信设备。本领域的普通技术人员应当理解的是，无线通信设备可以包括上面描述的设备以及大量其它的设备中的任一个设备。
蓝牙无线通信标准通常被用于在短距离内的固定的或者移动的启用了蓝牙的设备之间交换通信。在一些配置中，本文中公开的系统和方法可以被应用于对由蓝牙低能量长距离(LELR)设备接收的信号的联合解调和解映射。LELR指蓝牙标准的“低能量长距离”扩展。LELR扩展被集中于能量受限的应用(诸如电池供电的设备、传感器应用等)。
以下描述使用与蓝牙和LELR标准相关联的术语。但是，这些概念是适用于涉及对数字数据进行调制和发送的其它的技术和标准的。相应地，尽管描述中的一些描述是根据蓝牙标准被提供的，但本文中公开的系统和方法可以更一般地在不符合蓝牙标准的无线通信设备中被实现。
蓝牙LE设备可以包括发射机、接收机或者发射机和接收机这两者。蓝牙LE设备还可以使用跳频收发机来对抗干扰和衰落。
本文中描述的系统和方法的一个好处在于，它们可以被应用于(例如，覆盖在其之上)任何现有的LE方案而仅需要最少的变更。在一些配置中，本文中公开的系统和方法通过在接收机处实现联合解调/解码来改进LE接收机的性能。
LE系统在免许可的2.4吉赫兹(GHz)工业-科学-医疗(ISM)频带中在2.400–2.4835GHz(2400–2483.5兆赫兹(MHz))处操作。在方程(1)中示出了LE系统的操作频带。具体地说，LE系统使用四十个射频(RF)信道。这些RF信道具有为2402+k*2MHz的中心频率(f)，其中，k＝0,...,39。
下面结合附图阐述的详细描述内容旨在作为对本公开内容的示例性实现的描述，而不旨在表示可以在其中实践本公开内容的仅有的实现。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“充当示例、实例或者说明”，而不应当必然被解释为是优选的或者比其它的示例性实现有利的。详细描述包括出于提供对本公开内容的示例性实现的透彻理解的目的的具体的细节。在一些情况下，以方框图形式示出了一些设备。
尽管出于简化解释的目的，方法被示出和描述为一系列动作，但应当理解和意识到的是，方法不受动作的次序的限制，因为根据一个或多个方面，与本文中示出的和描述的那些次序相比，一些动作可以按照不同的次序和/或与其它的动作并发地发生。例如，本领域的技术人员应当理解和意识到的是，方法可以替换地被表示为诸如状态图中的一系列相互关联的状态或者事件。此外，可能并非需要全部被示出的动作来实现根据一个或多个方面的方法。
现在参考附图描述各种配置，其中，相似的标号可以指示在功能上相似的元素。可以使用多种不同的配置布置和设计如在本文中的附图中被总体地描述和示出的系统和方法。因此，下面对如在附图中被表示的若干种配置的更详细的描述不旨在限制如所要求保护的范围，而仅表示系统和方法。
图1是示出可以在其中实现用于联合解调和解映射的系统和方法的接收方通信设备118的一种配置的方框图。接收方通信设备118可以被包括在还包括发送方通信设备102的无线通信系统100中。无线通信系统100被广泛地部署以提供诸如语音、数据等的各种类型的通信内容。发送方通信设备102和接收方通信设备118是无线通信设备的示例。
尽管图1描绘了发送方通信设备102和接收方通信设备118，但无线通信设备可能能够进行发送和接收两者。因此，单个无线通信设备可以包括发送方通信设备102和接收方通信设备118中描绘的部件中的全部部件。另外，无线通信设备可以包括未在图1中被示出的其它的部件。本领域的技术人员应当理解的是，已经简化了图1的无线通信设备以便于解释。
无线系统中的通信可以通过无线链路上的传输来实现。这样的无线链路可以经由单输入和单输出(SISO)、多输入和单输出(MISO)或者多输入和多输出(MIMO)系统来建立。MIMO系统包括被分别装备有用于数据传输的多个(NT)发送天线和多个(NR)接收天线的发射机和接收机。在一些配置中，无线通信系统100可以使用MIMO。MIMO系统可以支持时分双工(TDD)和/或频分双工(FDD)系统。
在一些配置中，无线通信系统100可以根据一个或多个标准操作。这些标准的示例包括蓝牙(例如，电气和电子工程师协会(IEEE)802.15.1)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(微波接入全球互通(WiMAX))、全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、CDMA2000、长期演进(LTE)等。相应地，在一些配置中，发送方通信设备102可以使用诸如蓝牙LE或者蓝牙LELR的通信协议与接收方通信设备118通信。
在一些配置中，无线通信系统100可以是能够通过共享可用的系统资源(例如，带宽和发送功率)支持与多个无线通信设备的通信的多址系统。这样的多址系统的示例包括码分多址(CDMA)系统、宽带码分多址(W-CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、演进数据优化(EV-DO)、单载波频分多址(SC-FDMA)系统、通用分组无线电服务(GPRS)接入网系统、第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)系统和空分多址(SDMA)系统。
在LTE和UMTS中，无线通信设备可以被称为“用户设备”(UE)。在3GPP全球移动通信系统(GSM)中，无线通信设备可以被称为“移动站”(MS)。发送方通信设备102和/或接收方通信设备118可以被称为UE、MS、终端、接入终端、用户单元、站等和/或可以包括这些项的功能中的全部功能。发送方通信设备102和/或接收方通信设备118的示例包括蜂窝电话、智能电话、无线耳机、无线扬声器、个人数字助理(PDA)、无线设备、电子汽车控制台、游戏系统、无线控制器、传感器、无线调制解调器、手持型设备、膝上型计算机、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站等。
发送方通信设备102和/或接收方通信设备118可以包括如在图1中被示出的一个或多个部件。例如，发送方通信设备102可以包括模式映射器106、调制器110、发射机114和/或一个或多个天线116a-n。接收方通信设备118可以包括一个或多个天线120a-n、接收机122和/或联合解调器/解映射器126。
应当注意到的是，更少的或者更多的部件可以被包括在发送方通信设备102和/或接收方通信设备118中。该一个或多个部件中的每个部件可以使用硬件或者使用硬件和软件的组合来实现。例如，联合解调器/解映射器126可以使用硬件(例如，电路)或者使用硬件和软件的组合(例如，具有指令的处理器)来实现。
附图中的线和/或箭头可以指示部件之间的耦合。例如，联合解调器/解映射器126可以被耦合到接收机122，接收机122可以被耦合到一个或多个天线120a-n。如本文中使用的，术语“耦合”及其变型可以表示直接的连接或者间接的连接。例如，联合解调器/解映射器126可以被直接地连接到接收机122(不具有任何介于中间的部件)，或者可以被间接地连接到接收机122(通过一个或多个介于中间的部件)。
发送方通信设备102可以获得比特串104。比特串104中的每个比特可以具有二进制值(例如，1或者0、接通或者断开等)。比特串104可以表示用于传输的数据。例如，比特串104可以表示有效载荷和/或控制信息。可以用比特串104表示的信息的示例可以包括语音呼叫、互联网业务、文本消息、错误检测代码、纠错代码、重传、功率控制比特、接入请求等。比特串104可以起源于发送方通信设备102和/或起源自远程设备。比特串104可以具有可以被表示为每秒的比特(bps)的速率(R)。
获得比特串104可以包括生成比特串104和/或接收比特串104。例如，发送方通信设备102可以对语音信号进行捕获、数字化和/或编码以获得比特串104。在另一个示例中，发送方通信设备102可以从用户接收文本输入，发送方通信设备102可以将文本输入格式化成比特串104。在又另一个示例中，发送方通信设备102可以从远程设备接收比特串104(例如，经由有线的或者无线的传输)。
发送方通信设备102可以将比特串104提供给模式映射器106。模式映射器106可以接收表示用于传输的数据的比特串104。模式映射器106可以将比特串104中的每个比特映射到比特模式以创建比特模式的系列108。模式映射器106可以将一个输入比特映射成K个输出比特(即，比特模式的系列108)。因此，比特模式的系列108可以被表示为K*R bps。
在一个示例中，模式映射器106可以为如由比特串104中的每个比特(例如，二进制值)指示的每个比特创建(例如，生成)比特模式。每个比特模式可以是具有预先确定模式的二进制值的比特的集合。每个比特模式(例如，比特的集合)可以具有预先确定的大小(例如，长度)或者包括预先确定数量的比特。对比特串104中的每个比特进行映射可以包括：如果比特具有第一二进制值(例如，0)则选择第一比特模式，以及如果比特具有第二二进制值(例如，1)则选择第二比特模式。
模式映射器106可以连接为比特串104中的每个比特选择的比特模式以创建比特模式的系列108。在一些配置中，可以按照与对应的比特在比特串104中的次序相同的次序连接比特模式。替代地，系列108中的比特模式(例如，比特的集合)的数量可以与比特串104中的比特的数量相同(例如，在K＝1时)。
在一些配置中，模式映射器106可以利用具有不同的大小的比特模式和/或根据多种速率执行映射。能够使用具有不同的大小的比特模式和/或根据多种速率的模式映射器106可以被称为可变速率模式映射器。
模式映射器106可以在调制之前将比特串104中的每个比特映射到比特模式以创建比特模式的系列108。如可以观察到的，映射可以改变比特率(例如，吞吐量)。模式映射器106可以按照与二进制比特串的相同的次序连接比特模式。可以将经连接的比特模式的系列108提供给调制器110。
调制器110可以基于系列108生成经调制的信号112。调制器110可以使用比特模式的系列108来生成相位模式的系列108。在一些配置中，被调制器110执行的调制可以是恒包络调制。换句话说，生成经调制的信号112可以是基于恒包络调制的。恒包络调制(例如，频移键控(FSK)、高斯频移键控(GFSK)、相移键控(PSK)等)可以是不对信号幅度进行调制的调制。
恒包络调制的一个特定的示例是GFSK调制。例如，调制器110可以使用GFSK调制来根据经连接的相位模式的系列108生成经调制的信号112。例如，LE或者LELR系统可以使用具有带宽比特周期乘积BT＝0.5(其中，B是带宽，并且T是比特周期)的高斯频移键控(GFSK)。这种特定子类的GFSK可以被称为高斯最小移位键控(GMSK)。调制指数在0.45与0.55之间。在一些配置中，正的频率偏移表示二进制一，并且负的频率偏移表示二进制零。
可以将由调制器110生成的经调制的信号112提供给发射机114。在一些配置中，经调制的信号112可以包括同相(I)和正交(Q)分量(例如，分量信号)。因此，在一些示例中，经调制的信号112可以是同相/正交(IQ)波形。
发射机114可以将经调制的信号112发送给接收方通信设备118。例如，发射机114可以对经调制的信号112进行滤波和/或放大，经调制的信号112可以被提供给一个或多个天线116a-n。一个或多个天线116a-n可以发射经调制的信号112。
接收方通信设备118上的接收机122可以经由一个或多个天线120a-n接收被发送方通信设备102发送的信号。接收机122可以获得接收的经调制的信号124。例如，接收机122可以对从发送方通信设备102接收的信号进行接收(经由一个或多个天线120a-n)、放大和/或滤波，以产生所接收的经调制的信号124。所接收的经调制的信号124可以包括I和Q分量(例如，分量信号)。因此，在一些示例中，所接收的经调制的信号124可以是IQ波形。
接收机122可以将所接收的经调制的信号124提供给联合解调器/解映射器126。应当注意到的是，尽管接收机122和联合解调器/解映射器126在图1中被描绘为单独的部件，但在另一种配置中，联合解调器/解映射器126可以被实现在接收机122内。
在一种常规的方法中，接收方通信设备118可以首先执行所接收的经调制的信号124的解调(例如，GFSK符号)。然后对经解调的信号进行解映射以生成所接收的比特130(例如，信息比特)。然而，可以通过根据所描述的系统和方法执行联合解调和解映射来实现改进。例如，所描述的联合解调和解映射可以改进所接收的信号的误比特率(BER)。
联合解调器/解映射器126可以获得所接收的经调制的信号124(例如，IQ波形)。联合解调器/解映射器126可以基于所接收的经调制的信号124确定所接收的比特串130。联合解调器/解映射器126可以组合解调器(例如，GFSK解调器)和模式解映射器的功能。
联合解调器/解映射器126可以基于所接收的经调制的信号124的比特模式(并且基于例如与比特模式相对应的相位模式)并且基于存储的累积相位128确定接收的比特串130的。例如，联合解调器/解映射器126可以使用匹配滤波来确定模式映射。联合解调器/解映射器126还可以基于所存储的累积相位128执行所接收的信号124的相位旋转。
在一些配置中，联合解调器/解映射器126可以在IQ域中对经模式映射和GFSK调制的信号124进行解调和解映射。例如，联合解调器/解映射器126可以执行以下过程中的一个或多个过程以确定所接收的比特串130。在一种实现中，联合解调器/解映射器126可以在决策反馈环路中使用所存储的累积相位128来重构模式的起始处的初始相位。可以使用IQ域中的匹配滤波器来继续解调过程。
联合解调器/解映射器126可以执行组合的相位旋转和匹配滤波。相位旋转可以对所接收的经调制的信号124的相位进行补偿。可以使用存储的累积相位128执行相位旋转。联合解调器/解映射器126可以使用产生的相位执行匹配滤波以确定所接收的经调制的信号124的模式映射。
在执行组合的相位旋转和匹配滤波时，联合解调器/解映射器126可以输出所接收的比特130。联合解调器/解映射器126然后可以基于联合解映射和解调输出更新所存储的累积相位128。在一种配置中，可以将所存储的累积相位128存储在存储器中。因此，存储器可以存储所接收的经调制的信号124的最新的累积相位。
联合解调器/解映射器126可以根据组合的匹配滤波和相位旋转的输出确定相位128。联合解调器/解映射器126然后可以更新所存储的累积相位128。可以反馈所存储的累积相位128以执行所接收的信号124的随后的相位旋转。结合图3描述了关于基于所存储的累积相位128执行所接收的信号的联合解映射和解调的进一步的细节。
应当注意到的是，交换相位旋转和匹配滤波的次序可以产生替代的实现。在一种实现中，如结合图4描述的，匹配滤波在相位旋转之前发生。在另一种实现中，如结合图5描述的，基于所存储的累积相位128的相位旋转在匹配滤波之前发生。
在一种实现中，可以将所接收的比特130提供给解码器(未示出)进行解码。例如，由联合解调器/解映射器126生成的所接收的比特130可以是用于维特比解码器的软输入。
图2是示出用于联合解调和解映射的方法200的流程图。方法200可以被接收方通信设备118执行。接收方通信设备118可以接收202经模式映射和GFSK调制的信号124。这可以如上面结合图1描述的被完成。例如，接收方通信设备118可以对信号进行接收(经由一个或多个天线120a-n)、放大和/或滤波以产生所接收的经调制的信号124。
接收方通信设备118可以基于存储的累积相位128执行204对所接收的信号124的联合解映射和解调。这可以如上面结合图1描述的被完成。例如，接收方通信设备118可以执行组合的相位旋转和匹配滤波。相位旋转可以对所接收的经调制的信号124的相位进行补偿。可以使用所存储的累积相位128执行相位旋转。接收方通信设备118可以使用产生的相位执行匹配滤波以确定所接收的经调制的信号124的模式映射。在执行组合的相位旋转和匹配滤波时，接收方通信设备118可以输出所接收的比特130。
接收方通信设备118可以基于联合解映射和解调输出更新206所存储的累积相位128。这可以如上面结合图1描述的被执行。例如，接收方通信设备118可以将所存储的累积相位128存储在存储器中。接收方通信设备118可以用所接收的经调制的信号124的最新的累积相位对存储器进行更新。
图3是示出可以被实现用于联合解调和解映射的部件的一个示例的方框图。具体地说，图3示出了包括组合的匹配滤波和相位旋转方框332和累积相位确定方框334的联合解调器/解映射器326。在一些配置中，可以将这些被示出的部件中的一个或多个部件包括在结合图1描述的接收方通信设备118中。例如，在一些配置中，可以将被示出的部件中的一个或多个部件包括在接收机122中、联合解调器/解映射器126中或者这两者中。
结合图3描述的功能或者过程中的一个或多个功能或者过程可以作为联合解调和解映射的一部分被执行。如上面描述的，例如，联合解调器/解映射器326可以取LE经调制IQ值作为输入，并且可以执行联合解调/解映射操作以将IQ值转换成接收的数据。例如，联合解调器/解映射器326可以执行所接收的经GFSK调制的信号324的组合的匹配滤波和相位旋转(基于所存储的累积相位328)以确定接收的比特串330(例如，包括1和/或0的二进制数据的串)。
在一种实现中，联合解调和解映射可以包括多符号决策反馈解调。经GFSK调制的信号324的基带模型由以下方程给出：
在方程(1)中，Es是符号能量，T是符号持续时间，并且φ(t,I)是伴随信息比特序列I的取决于时变的经调制的相位的数据。相位由以下方程给出：
其中，I[k]是第k个符号，N是每分组的总比特数，并且Q是表示一个比特的符号的数量，因此NQ是每分组的总符号数，h是调制指数，(其中，g(t)是高斯滤波器)是高斯分布与具有周期T的矩形脉冲的卷积的脉冲响应，并且L是就符号持续时间而言的g(t)的长度。
高斯滤波器g(t)可以由以下方程给出：
其中，Q(·)是Q函数，并且B是高斯滤波器的3dB带宽。
所接收的经GFSK调制的信号324由以下方程给出：
其中，φ0是未知的初始相位，并且z(t)是加性高斯白噪声。
以符号速率对所接收的经GFSK调制的信号324进行采样，
其中，r[n]、s[n]、z[n]表示离散的采样。在一种实现中，BT＝0.5、L＝3是足够用于对ISI效应进行建模的。然后，s[n]可以被表示为其中，
其中，对于n≥2，
其中，φS[0]＝φS[1]＝0，φE[0]＝0，并且φE[1]＝2πhq(T)I[0]。
可以看出，φS[n]表示前(n-1)个符号的累积相位328，并且φE[n]表示由第(n-1)个符号造成的对第(n-2)个符号的ISI效应。
在下面的描述中，描述了对初始相位φ0的最大似然估计。在假设这样的估计的情况下讨论了解调方法。
对信息比特和初始相位的最大似然估计可以由以下方程给出：
其中，r是所接收的信号采样[r[0],r[1],…,r[mQ+1]]T的向量，s是所发送的信号采样[s[0],s[1],…,s[mQ+1]]T的向量(其是信息比特I的函数)，σ2是噪声方差，并且(·)H是厄密算符。
应当注意的是，根据方程(8)，对于解码存在2采样延迟。换句话说，应当使用r[n+2]来对I[n]进行解码。可以看出的是，
并且最优最大化者满足
展开方程(11)中的指标，产生
在方程(13)中，m表示与Q个符号(其与所接收的采样[r[(m-1)Q+2],…,r[mQ+1]]相对应)相关联的第m个信息比特。记号MQ[m-1]被定义为
假设MQ[m-1]，则MQ[m]的更新规则可以被导出为：
在方程(15)中，rQ[m]和sQ是被定义为如下方程的向量
因此，方程(11)中的ML检测可以被写为
与第m个信息比特B[m]相关联的符号I[mQ]，I[mQ+1]，…，I[mQ+Q-1]可以被表示为Im。考虑决策反馈场景，信息比特B[0]，…，B[m-1]已经被解调。方程(17)中的最大化可以被表示为
因为MQ[m-1]包含仅I0，…，Im-1。迭代地应用方程(15)的更新规则和方程(18)的最大化，决策反馈解调算法可以是根据表1的。
表(1)
应当注意到的是，在表(1)中，表示与第i个假设相对应的匹配滤波器，rQ表示相位旋转的输出，并且MQ[m+1]与经更新的所存储的累积相位328(其可以被累积相位确定方框334执行)相对应。与由组合的匹配滤波和相位旋转方框332输出的所接收的比特330相对应。
对于初始相位的最大似然(ML)估计，使用方程(12)和方程(13)，φ0的ML估计可以被导出为：
将方程(15)与方程(19)进行比较，
其意指被累积一直至第(mQ+1)个采样的相位。于是，接下来Q个采样的相位可以被补偿以便对下一个比特进行解调。换句话说，如果所估计的初始相位是足够准确的，则产生的性能可以逼近相干解调。
对于Q＝1，方程(15)变成
如果训练序列是可用的，则方程(21)的结果对于在符号估计之前对初始相位进行训练可能是有用的。
如由表(1)的算法指示的，假设初始相位估计则可以通过首先补偿所接收的采样的相位(然后使所接收的采样的相位与每个假设的匹配序列相互关联)来确定ML解调。即，
其中，表示与第i个假设相对应的匹配滤波器。
为了解释MQ[·]，真实符号可以被表示为I[k]，并且所估计的符号可以被表示为用所估计的符号来相应地定义记号于是，
其中
因此，M[P-2]可以被表示为
其中，应当注意到的是，在SNR是大的并且如果估计是大部分正确的时，则M[P-2]近似是初始相位乘以常量常量是被累积一直至第(P-2)个符号的相位328。
根据方程(25)，在指数P增大时，等效噪声的方差变成其中，是z[n]的方差，而M[P-2]的幅度变成P。因此，等价地，的估计误差是随着P增大而渐减的。M[P-2]的幅度随着P的增长还证明对遗忘因子的需求。
在一种特殊的情况下，在通过曼彻斯特模式对信息比特B[m]进行编码时，表(1)中的算法可以被进一步简化。对于下面的具有扩展因子Q＝4的曼彻斯特编码，经编码的符号由以下方程给出
可以示出的是，假设和与彼此是复共轭的。换句话说，
因此，
其中，并且ML检测
变成
应当注意到的是，对于两个假设，每个符号序列中的符号的总和为零。因此，对于全部m，累积相位φS[mQ+1]-φS[(m-1)Q+1]＝0。在表(2)中总结了曼彻斯特GFSK解调算法。
表(2)
图4是示出可以被包括在联合解调器/解映射器426中的部件的一个示例的方框图。联合解调器/解映射器426包括匹配滤波器436、相位旋转器438和累积相位确定方框434。在图4中描绘的实现中，匹配滤波在基于所存储的累积相位428的相位旋转之前发生。
匹配滤波器436可以接收所接收的经GFSK调制的信号424。匹配滤波器436可以执行匹配滤波以确定所接收的经GFSK调制的信号424的模式映射。这可以如结合图3描述的被完成。匹配滤波器436可以输出经解映射的信号440。
相位旋转器438可以接收经解映射的信号440。相位旋转器438还可以接收存储的累积相位428。相位旋转器438可以基于所存储的累积相位428对经解映射的信号440执行相位旋转。这可以如结合图3描述的被完成。在该点处，所接收的经GFSK调制的信号424被解调和解映射。相位旋转器438可以输出接收的比特430。
累积相位确定方框434可以基于联合解映射和解调更新所存储的累积相位428。这可以如结合图3描述的被完成。应当注意到的是，可以将所存储的累积相位428存储在存储器中。在一种实现中，累积相位确定方框434可以在确定累积相位428时对存储器进行更新。
图5是示出可以被包括在联合解调器/解映射器526中的部件的另一个示例的方框图。联合解调器/解映射器526包括匹配滤波器536、相位旋转器538和累积相位确定方框534。在图5中描绘的实现中，基于所存储的累积相位528的相位旋转在匹配滤波之前发生。
相位旋转器538可以接收所接收的经GFSK调制的信号524。相位旋转器538还可以接收存储的累积相位528。相位旋转器538可以基于所存储的累积相位528对所接收的经GFSK调制的信号524执行相位旋转。这可以如结合图3描述的被完成。相位旋转器538可以输出经解调的信号542。
匹配滤波器536可以接收经解调的信号542。匹配滤波器536可以执行匹配滤波以确定经解调的信号542的模式映射。这可以如结合图3描述的被完成。在该点处，所接收的经GFSK调制的信号524被解调和解映射。匹配滤波器536可以输出接收的比特530。
累积相位确定方框534可以基于联合解映射和解调更新所存储的累积相位528。这可以如结合图3描述的被完成。
图6是示出可以在其中实现用于联合解调和解映射的系统和方法的无线通信设备649的另一种更具体的配置的方框图。图6中示出的无线通信设备649可以是结合图1-5中的一个或多个图描述的发送方通信设备102和接收方通信设备118中的一项或多项的示例。无线通信设备649可以包括应用处理器621。应用处理器621通常处理指令(例如，运行程序)以在无线通信设备649上执行功能。应用处理器621可以被耦合到音频编码器/解码器(编解码器)619。
音频编解码器619可以被用于对音频信号进行编码和/或解码。音频编解码器619可以被耦合到至少一个扬声器611、耳机613、输出插孔615和/或至少一个麦克风617。扬声器611可以包括将电气或者电子信号转换成声音信号的一个或多个电声换能器。例如，扬声器611可以被用于播放音乐或者输出免提听筒电话对话等。耳机613可以是可以被用于向用户输出声音信号(例如，语音信号)的另一个扬声器或者电声换能器。例如，耳机613可以被使用以使得仅用户可以可靠地听到声音信号。输出插孔615可以被用于将诸如耳机的其它设备耦合到无线通信设备649以输出音频。扬声器611、耳机613和/或输出插孔615通常可以被用于从音频编解码器619输出音频信号。至少一个麦克风617可以是将声音信号(诸如用户的语音)转换成被提供给音频编解码器619的电气或者电子信号的声电换能器。
应用处理器621还可以被耦合到功率管理电路694。功率管理电路694的一个示例是功率管理集成电路(PMIC)，PMIC可以被用于管理无线通信设备649的电力消耗。功率管理电路694可以被耦合到电池696。电池696通常可以向无线通信设备649提供电源。例如，电池696和/或功率管理电路694可以被耦合到被包括在无线通信设备649中的元件中的至少一个元件。
应用处理器621可以被耦合到用于接收输入的至少一个输入设备698。输入设备698的示例包括红外线传感器、图像传感器、加速度计、触摸传感器、小键盘等。输入设备698可以允许与无线通信设备649的用户交互。应用处理器621还可以被耦合到一个或多个输出设备601。输出设备601的示例包括打印机、投影仪、屏幕、触觉设备等。输出设备601可以允许无线通信设备649产生可以被用户体验的输出。
应用处理器621可以被耦合到应用存储器603。应用存储器603可以是能够存储电子信息的任何电子设备。应用存储器603的示例包括双数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、闪存等。应用存储器603可以为应用处理器621提供存储。例如，应用存储器603可以存储用于在应用处理器621上被运行的程序的运转的数据和/或指令。
应用处理器621可以被耦合到显示器控制器605，显示器控制器605转而可以被耦合到显示器607。显示器控制器605可以是被用于在显示器607上生成图像的硬件块。例如，显示器控制器605可以将来自应用处理器621的指令和/或数据转换成可以被呈现在显示器607上的图像。显示器607的示例包括液晶显示器(LCD)面板、发光二极管(LED)面板、阴极射线管(CRT)显示器、等离子体显示器等。
应用处理器621可以被耦合到基带处理器623。基带处理器623通常对通信信号进行处理。例如，基带处理器623可以对接收的信号进行解调和/或解码。另外地或者替代地，基带处理器623可以对信号进行编码和/或调制以为传输作准备。
基带处理器623可以包括联合解调器/解映射器626。联合解调器/解映射器626可以是上面描述的联合解调器/解映射器126、326、426、526中的一个或多个联合解调器/解映射器的示例。联合解调器/解映射器626可以基于存储的累积相位628执行所接收的信号的联合解映射和解调。
基带处理器623可以被耦合到基带存储器609。基带存储器609可以是能够存储电子信息的任何电子设备(诸如SDRAM、DDRAM、闪存等)。基带处理器623可以从基带存储器609读取信息(例如，指令和/或数据)和/或向基带存储器609写入信息。另外地或者替代地，基带处理器623可以使用被存储在基带存储器609中的指令和/或数据来执行通信操作。
基带处理器623可以被耦合到射频(RF)收发机625。RF收发机625可以被耦合到功率放大器627和一个或多个天线629。RF收发机625可以发送和/或接收射频信号。例如，RF收发机625可以使用功率放大器627和至少一个天线629发送RF信号。RF收发机625还可以使用一个或多个天线629接收RF信号。
图7示出了可以被包括在无线通信设备749内的特定的部件。结合图7描述的无线通信设备749可以是结合图1-6中的一个或多个图描述的发送方通信设备102、接收方通信设备118和无线通信设备649中的一项或多项的示例和/或可以根据该一项或多项被实现。
无线通信设备749包括处理器747。处理器747可以是通用单芯片或者多芯片微处理器(例如，ARM)、专用微处理器(例如，数字信号处理器(DSP))、微控制器、可编程门阵列等。处理器747可以被称为中央处理单元(CPU)。尽管在图7的无线通信设备749中示出了仅单一处理器747，但在替代的配置中，可以使用处理器(例如，ARM和DSP)的组合。
无线通信设备749还包括与处理器747电子通信的存储器731(即，处理器747可以从存储器731读取信息和/或向存储器731写入信息)。存储器731可以是能够存储电子信息的任何电子部件。存储器731可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘存储介质、光学存储介质、RAM中的闪存设备、随处理器被包括的板载存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器等(包括其组合)。
数据733和指令735可以被存储在存储器731中。指令735可以包括一个或多个程序、例程、子例程、函数、过程、代码等。指令735可以包括单一计算机可读语句或者许多计算机可读语句。指令735可以是被处理器747可执行以实现上面描述的方法200和/或结合图1-6描述的功能中的一项或多项功能。执行指令735可以涉及使用被存储在存储器731中的数据733。图7示出了被加载到处理器747中的一些指令735a和数据733a。
无线通信设备749还可以包括用于允许在无线通信设备749与远程位置(例如，基站)之间发送和接收信号的发射机743和接收机745。发射机743和接收机745可以被共同地称为收发机741。天线739可以被电气地耦合到收发机741。无线通信设备749还可以包括(未被示出)多个发射机、多个接收机、多个收发机和/或多个天线。
无线通信设备749的各种部件可以被一个或多个总线耦合在一起，该一个或多个总线可以包括电力总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等。为了简单起见，在图7中将各种总线示作总线系统737。
在上面的描述中，有时已经结合各种项目使用了标号。在结合标号使用项目的情况下，这可能被意指为指代在附图中的一个或多个图中被示出的具体的元素。在使用项目而不具有标号的情况下，这可能被意指通常指代该项目而不限于任何特定的图。
术语“确定”包括各种各样的动作，并且因此“确定”可以包括运算、计算、处理、导出、调查、查找(例如，在表、数据库或者另一种数据结构中查找)、查明等。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。此外，“确定”可以包括解析、选择、选取、建立等。
除非另外明确指出，否则短语“基于”不意指“仅基于”。换句话说，短语“基于”描述了“仅基于”和“至少基于”两者。
术语“处理器”应当被宽泛地解释为包括通用处理器、中央处理单元(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器、微控制器、状态机等。在一些情况下，“处理器”可以指专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等。术语“处理器”可以指处理设备的组合，例如，数字信号处理器(DSP)与微处理器的组合、多个微处理器、结合数字信号处理器(DSP)核的一个或多个微处理器或者任何其它这样的配置。
术语“存储器”应当被宽泛地解释为包括能够存储电子信息的任何电子部件。术语存储器可以指各种类型的处理器可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存、磁性或者光学数据存储、寄存器等。如果处理器可以从存储器读取信息和/或向存储器写入信息，则一般说存储器与处理器电子通信。作为处理器的组成部分的存储器与处理器电子通信。
术语“指令”和“代码”应当被宽泛地解释为包括任何类型的计算机可读语句。例如，术语“指令”和“代码”可以指一个或多个程序、例程、子例程、函数、过程等。“指令”和“代码”可以包括单一计算机可读语句或者许多计算机可读语句。
本文中描述的功能可以用被硬件执行的软件或者固件来实现。功能可以作为计算机可读介质上的一个或多个指令被存储。术语“计算机可读介质”或者“计算机程序产品”指可以被计算机或者处理器访问的任何有形存储介质。通过示例而非限制的方式，计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储、磁盘存储或者其它磁性存储设备、或者可以被用于携带或者存储具有指令或者数据结构的形式的期望的程序代码并且可以被计算机存取的任何其它的介质。如本文中使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则利用激光来光学地复制数据。应当注意到的是，计算机可读介质可以是有形的和非暂时性的。术语“计算机程序产品”指结合可以被计算设备或者处理器执行、处理或者计算的代码或者指令(例如，“程序”)的计算设备或者处理器。如本文中使用的，术语“代码”可以指被计算设备或者处理器可执行的软件、指令、代码或者数据。
还可以通过传输介质发送软件或者指令。例如，如果使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波的无线技术从网站、服务器或者其它远程源发送软件，则同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波的无线技术被包括在传输介质的定义中。
本文中公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或者动作。方法步骤和/或动作可以与彼此互换，而不脱离权利要求的范围。换句话说，除非针对正被描述的方法的正确的操作需要步骤或者动作的特定的次序，否则可以修改特定的步骤和/或动作的次序和/或用途，而不脱离权利要求的范围。
应当理解的是，权利要求不限于上面示出的精确的配置和部件。可以在本文中描述的系统、方法和装置的布置、操作和细节上作出各种修改、改变和变型，而不脱离权利要求的范围。

Claims (30)

1.一种用于无线通信的方法，包括：
接收经模式映射和高斯频移键控(GFSK)调制的信号；以及
基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述联合解映射和解调更新所述存储的累积相位。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所接收的信号的所述联合解映射和解调包括：执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转，其中，所述匹配滤波确定所接收的信号的所述模式映射，并且所接收的信号的所述相位旋转是基于所述存储的累积相位的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述存储的累积相位是根据所述组合的匹配滤波和相位旋转的输出确定的。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转包括：
使用所述存储的累积相位执行相位旋转以对所接收的信号的相位进行补偿；以及
使用所述相位旋转产生的相位执行匹配滤波以确定输出比特。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述存储的累积相位的所述相位旋转在匹配滤波之前发生。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，匹配滤波在基于所述存储的累积相位的所述相位旋转之前发生。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述存储的累积相位被反馈以执行所接收的信号的相位旋转。
9.根据权利要求1所述的方法，执行所接收的信号的所述联合解映射和解调还包括：生成用于维特比解码器的软输入。
10.一种无线通信设备，包括：
接收机，其被配置为接收经模式映射和高斯频移键控(GFSK)调制的信号；以及
联合解调器/解映射器，其被配置为基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调。
11.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，所述联合解调器/解映射器还被配置为基于所述联合解映射和解调更新所述存储的累积相位。
12.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，执行所接收的信号的所述联合解映射和解调包括：执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转，其中，所述匹配滤波确定所接收的信号的所述模式映射，并且所接收的信号的所述相位旋转是基于所述存储的累积相位的。
13.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，所述存储的累积相位是根据所述组合的匹配滤波和相位旋转的输出确定的。
14.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转包括：
使用所述存储的累积相位执行相位旋转以对所接收的信号的相位进行补偿；以及
使用所述相位旋转产生的相位执行匹配滤波以确定输出比特。
15.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，基于所述存储的累积相位的所述相位旋转在匹配滤波之前发生。
16.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，匹配滤波在基于所述存储的累积相位的所述相位旋转之前发生。
17.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，所述存储的累积相位被反馈以执行所接收的信号的相位旋转。
18.一种用于无线通信的装置，包括：
用于接收经模式映射和高斯频移键控(GFSK)调制的信号的单元；以及
用于基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调的单元。
19.根据权利要求18所述的装置，还包括：用于基于所述联合解映射和解调更新所述存储的累积相位的单元。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述用于执行所接收的信号的所述联合解映射和解调的单元包括：用于执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转的单元，其中，所述匹配滤波确定所接收的信号的所述模式映射，并且所接收的信号的所述相位旋转是基于所述存储的累积相位的。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述存储的累积相位是根据所述组合的匹配滤波和相位旋转的输出确定的。
22.根据权利要求20所述的装置，其中，所述用于执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转的单元包括：
用于使用所述存储的累积相位执行相位旋转以对所接收的信号的相位进行补偿的单元；以及
用于使用所述相位旋转产生的相位执行匹配滤波以确定输出比特的单元。
23.根据权利要求20所述的装置，其中，匹配滤波在基于所述存储的累积相位的所述相位旋转之前发生。
24.根据权利要求18所述的装置，其中，所述存储的累积相位被反馈以执行所接收的信号的相位旋转。
25.一种用于无线通信的计算机程序产品，包括在其上具有指令的非暂时性有形计算机可读介质，所述指令包括：
用于使无线通信设备接收经模式映射和高斯频移键控(GFSK)调制的信号的代码；以及
用于使所述无线通信设备基于存储的累积相位执行所接收的信号的联合解映射和解调的代码。
26.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：用于使所述无线通信设备基于所述联合解映射和解调更新所述存储的累积相位的代码。
27.根据权利要求25所述的计算机程序产品，其中，所述用于使所述无线通信设备执行所接收的信号的所述联合解映射和解调的代码包括：用于使所述无线通信设备执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转的代码，其中，所述匹配滤波确定所接收的信号的所述模式映射，并且所接收的信号的所述相位旋转是基于所述存储的累积相位的。
28.根据权利要求27所述的计算机程序产品，其中，所述存储的累积相位是根据所述组合的匹配滤波和相位旋转的输出确定的。
29.根据权利要求27所述的计算机程序产品，其中，所述用于使所述无线通信设备执行所接收的信号的组合的匹配滤波和相位旋转的代码包括：
用于使所述无线通信设备使用所述存储的累积相位执行相位旋转以对所接收的信号的相位进行补偿的代码；以及
用于使所述无线通信设备使用所述相位旋转产生的相位执行匹配滤波以确定输出比特的代码。
30.根据权利要求25所述的计算机程序产品，其中，所述存储的累积相位被反馈以执行所接收的信号的相位旋转。
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