CN109586741A - 调制指数调整 - Google Patents

调制指数调整 Download PDF

Info

Publication number
CN109586741A
CN109586741A CN201811120116.3A CN201811120116A CN109586741A CN 109586741 A CN109586741 A CN 109586741A CN 201811120116 A CN201811120116 A CN 201811120116A CN 109586741 A CN109586741 A CN 109586741A
Authority
CN
China
Prior art keywords
modulation index
frequency
data packet
modulation
lead code
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811120116.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109586741B (zh
Inventor
M·W·奥布莱恩
S·恩卡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Analog Devices International ULC
Original Assignee
Adi Semiconductor Unlimited Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adi Semiconductor Unlimited Co filed Critical Adi Semiconductor Unlimited Co
Publication of CN109586741A publication Critical patent/CN109586741A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109586741B publication Critical patent/CN109586741B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/16Circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/713Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/7156Arrangements for sequence synchronisation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/02Details
    • H03C3/09Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0916Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop with frequency divider or counter in the loop
    • H03C3/0925Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop with frequency divider or counter in the loop applying frequency modulation at the divider in the feedback loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/02Details
    • H03C3/09Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0941Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop applying frequency modulation at more than one point in the loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/02Details
    • H03C3/09Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0958Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop applying frequency modulation by varying the characteristics of the voltage controlled oscillator
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/516Details of coding or modulation
    • H04B10/548Phase or frequency modulation
    • H04B10/556Digital modulation, e.g. differential phase shift keying [DPSK] or frequency shift keying [FSK]
    • H04B10/5563Digital frequency modulation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0057Block codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/12Modulator circuits; Transmitter circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/20Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/2003Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation
    • H04L27/2007Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained
    • H04L27/201Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained in which the allowed phase changes vary with time, e.g. multi-h modulation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/32Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
    • H04L27/3411Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power reducing the peak to average power ratio or the mean power of the constellation; Arrangements for increasing the shape gain of a signal set
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/0003Code application, i.e. aspects relating to how codes are applied to form multiplexed channels
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L2001/0092Error control systems characterised by the topology of the transmission link
    • H04L2001/0093Point-to-multipoint

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

本公开涉及调制指数调整。本公开的各方面涉及传输和/或接收包括数据包的频移键控信号,该数据包包括前导码和有效载荷。前导码具有第一调制指数,所述第一调制指数具有比所述有效载荷的第二调制指数更小的幅度。这可以增强接收数据包的接收设备中的频率校正。

Description

调制指数调整
技术领域
本公开的实施例涉及通信,尤其涉及涉及频移键控制的数据通信。
背景技术
在频移键控(FSK)系统中,可以通过动态调整载波频率来调制数字信息。Gaussian频移键控(GFSK)是FSK的示例方法。接收设备可以接收FSK信号并使用FSK信号的数据包的前导码执行频率校正。这可以消除频率误差,例如频率偏移。
接收设备的频率解调接收信号路径中的直流(DC)偏移可以指示频率误差。在处理频率模式是确定性的前导码时,可以测量频率误差。对于指定的时间段,例如几个符号,可以测量平均频率。然后可以进行频率调整。这种频率校正可以减少和/或消除接收信号路径中的频率误差。然而,当存在相对大的频率误差时,利用各种方法难以精确地实现与接收设备中的FSK信号相关联的频率校正。
发明内容
权利要求中描述的创新各自具有若干方面,其中没有一个方面单独负责其期望的属性。在不限制权利要求的范围的情况下,现在将简要描述本公开的一些突出特征。
本公开的一个方面是具有频移键控的通信设备。通信设备包括调制电路和频率合成器。调制电路被配置为调制数字输入信号。频率合成器被配置为接收所述调制电路的输出并输出包括数据包的频移键控信号。数据包包括前导码和其他部分。调制电路被配置为调整调制以使所述前导码具有第一调制指数而所述其他部分具有第二调制指数。所述第二调制指数具有比所述第一调制指数更大的幅度。
调制电路可包括乘法器,被配置为调整所述数字输入信号的调制。调制电路还可包括配置为所述控制乘法器的有限状态机。
第一调制指数和第二调制指数可具有相同的符号。第一调制指数可独立于所述数据包传输的信息。
频率合成器可包括锁相回路,该锁相回路包括分频器,其中分频器被配置为接收所述调制电路的输出。ΣΔ调制器可耦合在所述调制电路和所述分频器之间。
频率合成器可包括锁相回路,所述锁相回路包括可控振荡器,其中所述可控振荡器被配置为接收所述调制电路的输出。数模转换器可耦合在所述调制电路和所述可控振荡器之间。可控振荡器可以是压控振荡器。
通信设备可包括功率放大器,配置为放大所述频移键控信号。通信设备可包括接收器,该接收器包括频率校正电路,该频率校正电路被配置为基于由所述通信设备接收的接收数据包的前导码来执行频率校正。
本公开的另一方面是一种使用频移键控传输数据包的方法。该方法包括:产生数据包的前导码,使得所述前导码具有第一调制指数,其中等等数据包使用频移键控来调制;产生所述数据包的有效载荷,使得所述有效载荷具有第二调制指数,其中所述第二调制指数具有比所述第一调制指数更大的幅度;和传输所述数据包。
该方法可包括使用乘法器从所述第一调制指数到所述第二调制指数调整所述数据包的调制指数。第一调制指数和第二调制指数可都独立于所述数据包传输的信息。数据包可使用Gaussian频移键控调制。
本公开的另一方面是一种处理频移键控信号的方法。该方法包括:通过接收信号路径接收包括数据包的频移键控信号,该数据包包括前导码和有效载荷,其中所述前导码具有第一调制指数,所述第一调制指数具有比所述有效载荷的第二调制指数更小的幅度;基于与具有所述第一调制指数的前导码相关的信道化滤波器的输出执行频率校正,其中所述信道化滤波器在所述接收信号路径中;和在所述执行频率校正之后,解调具有所述第二调制指数的有效载荷。
该方法可包括基于具有耦合到所述信道化滤波器的输出的输入的电路的输出的测量频率误差,并且其中所述执行频率校正基于所述测量频率误差。信道化滤波器可具有与所述第二调制指数相关的通带。在一些情况中,调制指数信息用于所述执行频率校正。第一调制指数可独立于所述数据包传输的信息。
出于概述本公开的目的,本文已经描述了本发明的某些方面,优点和新颖特征。应该理解,根据任何特定实施例,不一定能够实现所有这些优点。因此,可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式实施或实施创新,而不一定实现本文可能教导或建议的其他优点。
附图说明
现在将参考附图通过非限制性示例描述本公开的实施例。
图1是根据一个实施例的通信系统的示意图,该通信系统包括与接收设备配对的传输设备。
图2是根据一个实施例的接收设备的示意图。
图3A是没有频率偏移的频移键控信号和接收设备的信道化滤波器的频率响应的曲线图。
图3B是具有频率偏移的频移键控信号和接收设备的信道化滤波器的频率响应的曲线图。
图4是根据一个实施例的频移键控信号的波形。
图5显示了不同调制指数值的频谱图。
图6是根据实施例的传输信号链的示意图。
图7是根据一个实施例的收发器集成电路的示意图。
具体实施方式
某些实施例的以下详细描述呈现了特定实施例的各种描述。然而,这里描述的创新可以以多种不同的方式实现,例如,如权利要求所定义和覆盖的。在本说明书中,参考附图,其中相同的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。应当理解,图中所示的元件不一定按比例绘制。此外,应当理解,某些实施例可以包括比图中所示的元件和/或图中所示元件的子集中所示的元件更多的元件。此外,一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适组合。这里提供的标题仅是为了方便,并不一定影响权利要求的范围或含义。
在高斯频移键控(GFSK)系统中,可以在处理数据包的前导码期间在接收设备中执行频率校正。当存在相对大的频率误差时,数据包的前导码可以通过接收器进行滤波,从而可以损害频率测量精度。本公开的各方面涉及改变协议,使得调制指数(MI)相对于数据包的其他部分(例如数据包的有效载荷)具有较小的数据包的前导码的幅度。调制指数的这种调整可以确保整个信号在接收设备的接收器的信道化滤波器的通带内。因此,可以在精确测量的频率上执行接收器中的频率调整。
传输设备可以调整频移键控(FSK)信号的调制指数,使得数据包的前导码具有调制指数,其数量小于数据包的其他部分的调制指数。数据包的其他部分可以是数据包的其余部分。调制指数表示调制变量围绕未调制水平变化的量。对于前导码具有较小幅度的调制指数,接收设备接收的更多FSK信号可以在存在相对大的频率偏移的情况下位于接收设备的信道化滤波器的通带内。可以在前导码的处理期间执行频率校正。在执行频率校正之后,具有相对较大幅度调制指数的数据包的其余部分可以由接收器处理。这样,在完成频率校正并且接收器正在处理数据包的其他部分(例如,其余部分)之后,调制指数可以具有特定应用的预期值。
因此,通信协议可以涉及调整调制指数,使得相对于数据包的其余部分(例如,有效载荷)针对前导码减少调制指数。即使在存在相对大的频率偏移的情况下,这也可以具有将前导码的频率偏差减小到FSK信号可以在接收器中的信道化滤波器中完全位于带内的点的影响。
这里讨论的调制指数调整可以改善通信系统的鲁棒性,例如提高接收设备的校准的鲁棒性。利用这里讨论的调制指数调整,数据包的前导码的调制指数可以独立于数据包传输的信息。例如,前导码的调制指数可以具有不编码由数据包传输的任何信息的值。因此,接收数据包的接收设备可以在某些应用程序中处理数据包而无需任何调制指数信息。这使得传输设备能够根据这里讨论的原理和优点与各种接收设备进行通信。数据包的所有控制信息都可以包含在前导码之外。例如,数据速率信息可以包括在前导码之外的数据包中。数据包的其余部分的调制指数也可以是由数据包传输的信息。
前导码的调制指数的数量可以小于数据包的其他部分的调制指数,它可以是数据包的其余部分或全部。数据包的其他部分可以是有效载荷或有效载荷以及一个或多个附加字段。用于数据包的前导码的调制指数可以具有与数据包的其他部分的调制指数相同的符号(即,两个调制指数都可以是正的,或者两个调制指数都可以是负的)。前导码的第一调制指数的幅度可以在有效载荷的第二调制指数的大约50%的范围内。在一些情况下,前导码的第一调制指数的幅度可以在有效载荷的第二调制指数的大约25%的范围内。例如,在某些情况下,第二调制指数可以是0.5,第一调制指数可以是0.4。作为另一示例,在某些应用中,第二调制指数可以是0.5并且第一调制指数可以是0.3。前导码的第一调制指数在整个基本上所有的前导码中都可以具有基本恒定的值。数据包的其他部分的第二调制指数可以在数据包的其他部分基本上具有基本恒定的值。
除了其他优点之外,这里讨论的通信协议的优点还包括以下优点中的一个或多个。接收器的信道化滤波器可以避免在自动频率控制(AFC)测量期间对带内信号进行滤波。这可以在不降低阻断剂选择性的情况下实现。其他前导码相关活动,例如信号检测和自动增益控制(AGC),可以不受影响。这样的其他前导码相关活动可以不受频率测量的影响,并且可以基于其他测量,例如功率测量。对于将I和Q信号调整为频率的反正切(ATAN)模块的输出的定点限制可以得到缓解。例如,对于相对极端的频率偏移,ATAN块有可能引入数字包装,这会损害AFC测量精度。如果MI值改变,则可能不需要不同地调谐接收器。在一些情况中,接收器可以正常运行而不需要在前导码期间调整MI的任何变化。接收器可以向后兼容现有技术。对配对设备上的传输器的修改可以相对简单。
图1是根据一个实施例的通信系统10的示意图,该通信系统10包括与接收设备30配对的传输设备20。传输设备20可以将FSK信号无线传输到接收设备30。接收设备30可以处理FSK信号。传输设备20和接收设备30都是通信设备。在一些情况中,传输设备20可以包括附加电路(图1中未示出)以根据本文讨论的任何合适的原理和优点执行接收功能。类似地,在一些情况中,接收设备30可以包括附加电路(图1中未示出)以根据本文讨论的任何合适的原理和优点执行传输特征。
在通信系统10中,传输设备20可以生成FSK信号,该FSK信号包括从前导码开始的数据包。FSK包括各种频率调制协议,包括例如GFSK,连续相位频移键控(CPFSK)和最小频移键控(MSK)。FSK信号具有调制指数。调制指数表示调制变量围绕未调制水平变化的量。在FSK信号中,调制指数可以表示峰值频率偏差除以调制信号的最高频率分量。
传输设备20可以控制FSK信号的调制指数。例如,由状态机控制的乘法器可以为数据包的前导码提供与数据包的其余部分不同的调制指数。接收设备30可以接收FSK信号并将其解调为瞬时频率信号。对于某些操作模式(例如,所示图中的寻线模式),可以在前导码期间向接收设备30提供调制指数信息,以帮助初始子系统(例如AFC)的操作。对于许多其他操作模式,接收器可以自主地操作FSK信号的调制指数。
传输设备20可以控制数据包的调制指数,使得调制指数对于前导码的幅度小于数据包的其余部分。如图所示,传输设备20包括高斯滤波器21、乘法器22、有限状态机23、锁相回路(PLL)24、功率放大器25、集成电路触点26和天线27。
包含比特流的数字输入信号可以通过调制电路进行调制。调制电路可以在数字域中运行。在这种情况下,调制电路可以称为数字调制电路。所示的传输设备20的调制电路包括高斯滤波器21、乘法器22和有限状态机23。高斯滤波器21可以滤波比特流的脉冲以使转换更平滑。乘法器22可以将高斯滤波器21的输出乘以由有限状态机23提供的调制指数调整信号MI Adjust。乘法器22可以是能够执行合适的乘法运算的任何电路。乘法器22可以在某些应用中由数字电路实现。有限状态机23可以控制调制指数调节信号MI Adjust,使得由传输器产生的FSK信号对于数据包的前导码具有比对数据包的其余部分更小的幅度调制指数。如图所示,数据包的其余部分可包括访问地址字段和有效载荷。在一些其他实例中,数据包的其余部分可包括一个或多个附加字段和/或所示字段的子集。
频率合成器可以接收调制电路的输出并输出包括数据包的FSK信号,该数据包包含数据包的早期部分的前导码。调制电路调节调制可以使前导码具有第一调制指数并且数据包的有效载荷具有第二调制指数,其中第一调制指数的数量大于第一调制指数的数量。在所示的传输设备20中,频率合成器是PLL 24。PLL 24接收调制电路的输出,其可以调整PLL的输出的相位和/或频率。如图所示,PLL 24还可以接收控制PLL 24的输出的幅度的幅度信号。
来自PLL 24的FSK信号可以由功率放大器25放大。所示的功率放大器25具有连接到集成电路触点26的输出。集成电路触点26连接到天线27,天线27在集成电路外部实现,该集成电路包括所示传输设备20中的调制电路、PLL 24和功率放大器25。天线27将FSK信号传送到接收设备30。
如图所示,接收设备30包括天线31、集成电路触点32、射频前端(RF FE)33、混频器34A和34B、本地振荡器35、IQ正交发生电路36、模数转换器(ADC)37A和37B、信道化滤波器38A和38B、开关39A和39B、ATAN块40、第一数据包检测电路43、以及第二数据包检测电路44、开关45、AFC电路46、加法器47、定时同步电路48、开关49和位恢复电路50。
天线31可以从传输设备20接收FSK信号。天线31在集成电路的外部实现,该集成电路包括接收器的另一个所示电路。天线31通过集成的电路触点32连接到RF FE 33。RF FE33可以处理FSK信号。例如,RF FE 33可包括低噪声放大器和一个或多个滤波器。
RF FE 33的输出可以由混频器34A和34B下变频。IQ正交产生电路36可以接收本地振荡器35的输出并向混频器34A和34B提供信号,以便产生与I信号相位相差90°的同相信号(I信号)和正交信号(Q信号)。分别通过ADC 37A和37B将混频器34A和34B的下变频输出分别转换为数字信号。信道化滤波器38A和37B可以分别过滤ADC 37A和37B的输出。开关39A和39B可以分别选择性地将信道化滤波器38A和38B的输入或输出传递到ATAN块40。ATAN块40可以执行ATAN功能。ATAN块40可以将处理的I和Q信号转换为频率。可以实现将I和Q信号转换为频率的任何合适的电路来代替ATAN块40。
数据包可以由第一数据包检测电路43和/或第二数据包检测电路44检测。第一数据包检测电路43可以使用调制指数信息来识别数据包。例如,第一数据包检测电路可以是一种搜索模式数据包检测电路。在寻线模式下,数据包检测可以涉及使用调制指数信息。第二数据包检测电路44可以在不使用调制指数信息的情况下检测数据包。第二数据包检测电路44可以在寻线模式以外的模式中检测数据包,例如在典型操作期间。开关45可以基于接收器的操作模式选择性地将第一数据包检测电路43或第二数据包检测电路44电连接到AFC电路46。
AFC电路46可以基于前导码中包含的瞬时频率来检测频率。AFC电路46可包括状态机。AFC电路46可以生成频率校正信息Frecovery。加法器47可以通过频率校正信息Frecovery调整ATAN块40的输出,以校正由接收设备30接收的FSK信号中的频率偏移。例如,加法器47可以从ATAN块40的输出中减去频率校正值。加法器47是校正电路的示例,其可以执行任何合适的频率校正操作,例如加法、减法等,或其任何合适的组合。可以在处理前导码的同时确定频率校正信息Frecovery。可以在数据包的剩余部分的持续时间内设置频率校正信息Frecovery。
可以进一步处理由加法器47提供的频率校正信号。定时同步电路78可以控制开关49,该开关49将频率校正信号提供给比特恢复电路50,该比特恢复电路50产生与从传输设备20接收的FSK信号相对应的比特。
因此,在通信系统10中,传输设备20可以使用频移键控传输数据包。传输设备20可以产生数据包的前导码,使得前导码具有第一调制指数,其中数据包用频移键控控制。传输设备20可以产生包括第二调制指数的数据包的剩余部分,其中所述第二调制指数具有比所述第一调制指数更大的幅度。传输设备20可传输数据包到接收设备30。接收设备30可以处理数据包。接收设备30的接收信号路径可以基于信道化滤波器的输出执行频率校正,其中输出与前导码相关联。然后,接收信号路径可以解调数据包的其余部分,其具有比前导码的调制指数更大幅度的调制指数。
图2是根据一个实施例的接收设备60的示意图。接收设备60类似于图1的接收设备30。这些接收设备的任何合适的原理和优点可以根据这里公开的调制指数调整来实现。在接收器60中,RF FE 63可以将由天线31接收的FSK信号下变频到基带。基带滤波器65可以对RF FE 63的输出进行滤波。ADC 37可以将基带滤波器65的输出转换为数字信号。信道化滤波器38可以对ADC 37的输出进行滤波。信道化滤波器38的输出连接到ATAN块40。虽然图2中仅示出了从RF FE 63到ATAN块40的一个信号路径,I路径和Q路径可以包括在RF FE 63和ATAN块40之间。
接收设备60包括具有自动频率校正(AFC)的接收器。在该接收器中,频率误差可以表现为ATAN块40的输出处的直流(DC)偏移。可以在前导码期间测量频率误差,其中频率模式是确定性的。AFC电路46可以测量频率误差。对于指定的时段(例如,几个符号),可以测量平均频率。然后可以进行单次调整。AFC电路46可以输出AFC偏移调整值。加法器47可以通过AFC偏移调整值调整ATAN块40的输出,以减少和/或消除频率误差。加法器47可以向/从ATAN块的输出添加和/或减去AFC电路46的输出。AFC偏移调整值可以是恒定的,而正在处理除前导码之外的其他数据包。然后可以将加法器47的输出解调为比特。
信道化滤波器38可以在所需信道带宽周围提供相对紧密的选择性。但是,如果存在大的频率误差,则可以显着地过滤导出AFC偏移调整值的前导码。在某些情况下,这可能导致相对较差的AFC检测和校正。因此,吞吐量可能降低。
图3A是没有频率偏移的频移键控信号和接收设备60的信道化滤波器38的频率响应的曲线图。相比之下,图3B是具有频率偏移的频移键控信号和信道化滤波器38的频率响应的曲线图。这些图说明了没有频率偏移和具有可以导致部分前导码被信道化滤波器38过滤的频率偏移时前导码的频率与时间的关系。当前导码的一部分被过滤掉时,数据可能会被破坏。
参考图1讨论的传输设备20中的调制可以减小前导码的频率偏差,使得FSK信号可以完全在带内。因此,即使在存在相对大的频率偏移的情况下,前导码也可以在图2的信道化滤波器38的通带内。即使在存在相对大的频率偏移的情况下,这也可以导致精确的频率校正。接收设备可以通过本文所述的调制指数调整来容忍更大的频率误差,同时保持信道化滤波器38的所需特性。例如,信道化滤波器38可具有对应于数据包的非前导码部分的调制指数的通带。因此,可以设计和/或优化信道化滤波器38的参数,以处理数据包的非前导码部分。
图4是根据一个实施例的频移键控信号的波形。图4的波形对应于由图1的传输设备20传输并由图1的接收设备30或图2的接收设备60接收的信号。该波形表明,对于前导码,FSK信号具有较小的幅度调制指数,对于数据包的其余部分,FSK信号具有较大的幅度调制指数。接收设备可以测量频率误差(例如,频率偏移)并在处理前导码时进行单次调整。
图5显示了不同调制指数值的频谱图。该图表明,对于较小幅度的调制指数,使用较少的带宽。例如,当调制指数为0.3时,与调制指数为0.5时相比,使用较少的带宽。因此,减小前导码的调制指数的大小将减小由接收设备的信道化滤波器滤波的信号的带宽。0.3的调制指数可以用于数据包的前导码,0.5的调制指数可以用于数据包的其余部分(包括有效载荷),这是根据这里讨论的原理和优点。
图6是根据实施例的传输信号链70的示意图。在传输信号链70中,传输器采用频率合成器的形式,其具有允许瞬时频率调制的数字控制端口。可以从数字基带处理器接收频率控制字。通过频率合成器执行载波频率调整和调制。输出信号的产生和功率控制可以通过功率放大器进行。
传输信号链70包括数字GFSK调制器71、PLL 72和功率放大器。PLL 72是频率合成器。PLL 72包括电压控制器振荡器73、分频器74、反馈分频器75和相位频率检测器/电荷泵/环路滤波器电路76。
可以使用第一控制字TX_FM1来完成载波频率调整和低频调制。ΣΔ调制器77可以基于GFSK调制器71的输出产生第一控制字TX_FM1。第一控制字TX_FM1可以动态调整PLL 72的反馈环路中的分频比。具体地,第一控制字TX_FM1可以调整反馈分频器75的分频比。在该注入点处的频率调制的传递函数可以采用低通形式,其带宽由PLL的环路带宽限定。
数模转换器(DAC),例如调频(FM)DAC 78,可以通过第二控制字TX_FM2调制PLL的载波频率,以提供高频调制。FM DAC 78可以将第二控制字TX_FM2转换为模拟信号并将模拟信号施加到PLL 72的压控振荡器73。该注入点的传递函数可以采用高通形式,截止频率由PLL的环路带宽决定。
GFSK调制器71可以根据这里讨论的原理和优点来缩放第一控制字TX_FM1和/或第一控制字TX_FM2以调整调制指数。GFSK调制71的乘法器22可用于缩放。如图所示,GFSK调制器71可包括高斯滤波器21、乘法器22和有限状态机23,有限状态机23被布置成控制乘法器22以使调制指数根据本文所讨论的任何合适的原理和优点进行调整。
功率放大器25可包括多个段,每个段将PLL的输出电压波形转换为电流。可以通过调整有效功率放大器段的数量来设置功率放大器25的输出功率。输出匹配电路(未示出)可以耦合在功率放大器的输出和天线之间。
图7是根据一个实施例的收发器集成电路80的示意图。这里讨论的任何传输设备和/或接收设备都可以在收发器集成电路上实现。如图所示,收发器集成电路80包括数字基带处理器81、合成器82、晶体振荡器83、传输器84、功率放大器25、接收器85和低噪声放大器86。
模拟RF FE可以包括传输器84、接收器85和合成器82。收发器80可以以半双工方式操作,使得合成器82可以起到为接收器85和传输器84两者产生本地振荡器信号的双重目的。在收发器集成电路80中,接收链可包括低噪声放大器86、包括外差下变频器和滤波器的接收器85、以及基带处理器81中的数据转换级。在收发器集成电路80中,传输器链可包括接收器85,其包括频率捷变合成器和功率放大器25。所示的晶体振荡器83连接到片外晶体。无线电信道频率和符号率可以从晶体振荡器83的输出导出。
数字基带处理器81可以执行与为传输器84产生信号和/或由接收器85提供的处理信号相关联的任何合适的处理。数字基带处理器81可以向传输器84提供数字调制数据。数字基带处理器81可以包括这里讨论的任何调制电路,例如图6的数字GFSK调制器71或图1的传输设备20的调制电路。数字基带处理器81可以处理来自接收器85的基带数据,以执行各种不同的处理,例如自动增益控制、同步和数据解调。数字基带处理器81可以动态地向/从包括传输器84和接收器85的RF FE提供配置和/或控制数据。数字基带处理器81可以控制收发器集成电路80中的系统定时。
这里讨论的任何原理和优点可以应用于其他系统、设备、集成电路、电子设备,而不仅仅是上述实施例。可以组合上述各种实施例的元件和操作以提供进一步的实施例。实施例的原理和优点可以与可以受益于本文的任何教导的任何其他系统、设备、集成电路、装置或方法结合使用。
本公开的各方面可以在各种电子设备中实现。电子设备的示例可包括但不限于消费电子产品、诸如集成电路的电子产品的部件、电子测试设备、无线通信设备、个人局域网通信设备、诸如基站的蜂窝通信基础设施。此外,电子设备可以包括未完成的产品。
除非上下文另有说明,否则在整个说明书和权利要求书中,词语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等通常以包容的方式解释,而不是排他性或穷举的意义,也就是说,在“包括但不限于”的意义上。如本文通常所使用的,“耦合”一词是指两个或更多个元件,它们可以直接彼此耦合,或者通过一个或多个中间元件耦合。同样地,如本文通常所使用的,“连接”一词指的是可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或更多个元件。另外,当在本申请中使用时,词语“此处”、“以上”、“以下”和类似含义的词语应当指代本申请的整体而不是本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下,使用单数或复数的上述详细描述中的词语也可以分别包括复数或单数。关于两个或更多个项目的列表中的“或”一词通常旨在包含对该词的所有以下解释:列表中的任何项目、列表中的所有项目、以及列表中任何项目的组合。
此外,除非另有明确说明或在所使用的上下文中以其他方式理解,否则这里使用的条件语言,例如“可以”、“可能”、“例如”、“诸如”等通常旨在表达某些实施例包括,而其他实施例不包括某些特征、元件和/或状态。因此,这种条件语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或状态,或者一个或多个实施例必须包括用于确定在任何特定实施例中是否包括或将要执行这些特征、元素和/或状态的逻辑。
虽然已经描述了某些实施例,但是这些实施例仅作为示例呈现,并且不旨在限制本公开的范围。实际上,这里描述的新颖方法、装置、系统、设备和集成电路可以以各种其他形式体现,此外,在不脱离本公开的精神的情况下,可以对这里描述的方法、装置和系统的形式进行各种省略、替换和改变。例如,可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改这里描述的电路块。这些电路块中的每一个可以以各种不同的方式实现。所附权利要求及其等同物旨在涵盖落入本公开的范围和精神内的任何这样的形式或修改。

Claims (20)

1.一种具有频移键控的通信设备,所述通信设备包括:
调制电路,被配置为调制数字输入信号;和
频率合成器,被配置为接收所述调制电路的输出并输出包括数据包的频移键控信号,其中该数据包包括前导码和其他部分;
其中所述调制电路被配置为调整调制以使所述前导码具有第一调制指数而所述其他部分具有第二调制指数,并且其中所述第二调制指数具有比所述第一调制指数更大的幅度。
2.权利要求1所述的通信设备,其中所述调制电路包括乘法器,被配置为调整所述数字输入信号的调制。
3.权利要求2所述的通信设备,进一步包括配置为所述控制乘法器的有限状态机。
4.权利要求1所述的通信设备,其中所述第一调制指数和所述第二调制指数具有相同的符号。
5.权利要求1所述的通信设备,其中所述第一调制指数独立于所述数据包传输的信息。
6.权利要求1所述的通信设备,其中所述频率合成器包括锁相回路,该锁相回路包括分频器,并且其中所述分频器被配置为接收所述调制电路的输出。
7.权利要求6所述的通信设备,进一步包括耦合在所述调制电路和所述分频器之间的ΣΔ调制器。
8.权利要求1所述的通信设备,其中所述频率合成器包括锁相回路,所述锁相回路包括可控振荡器,其中所述可控振荡器被配置为接收所述调制电路的输出。
9.权利要求8所述的通信设备,进一步包括耦合在所述调制电路和所述可控振荡器之间的数模转换器,其中所述可控振荡器包括压控振荡器。
10.权利要求1所述的通信设备,进一步包括功率放大器,配置为放大所述频移键控信号。
11.权利要求1所述的通信设备,进一步包括接收器,该接收器包括频率校正电路,该频率校正电路被配置为基于由所述通信设备接收的接收数据包的前导码来执行频率校正。
12.一种使用频移键控传输数据包的方法,该方法包括:
产生数据包的前导码,使得所述前导码具有第一调制指数,其中等等数据包使用频移键控来调制;
产生所述数据包的有效载荷,使得所述有效载荷具有第二调制指数,其中所述第二调制指数具有比所述第一调制指数更大的幅度;和
传输所述数据包。
13.权利要求12所述的方法,进一步包括使用乘法器从所述第一调制指数到所述第二调制指数调整所述数据包的调制指数。
14.权利要求12所述的方法,其中所述第一调制指数和所述第二调制指数都独立于所述数据包传输的信息。
15.权利要求12所述的方法,其中所述数据包使用Gaussian频移键控调制。
16.一种处理频移键控信号的方法,该方法包括:
通过接收信号路径接收包括数据包的频移键控信号,该数据包包括前导码和有效载荷,其中所述前导码具有第一调制指数,所述第一调制指数具有比所述有效载荷的第二调制指数更小的幅度;
基于与具有所述第一调制指数的前导码相关的信道化滤波器的输出执行频率校正,其中所述信道化滤波器在所述接收信号路径中;和
在所述执行频率校正之后,解调具有所述第二调制指数的有效载荷。
17.权利要求16所述的方法,进一步包括基于具有耦合到所述信道化滤波器的输出的输入的电路的输出的测量频率误差,并且其中所述执行频率校正基于所述测量频率误差。
18.权利要求16所述的方法,其中所述信道化滤波器具有与所述第二调制指数相关的通带。
19.权利要求16所述的方法,其中调制指数信息用于所述执行频率校正。
20.权利要求16所述的方法,其中所述第一调制指数独立于所述数据包传输的信息。
CN201811120116.3A 2017-09-26 2018-09-26 使用频移键控的通信设备和方法 Active CN109586741B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/716,197 US10541721B2 (en) 2017-09-26 2017-09-26 Modulation index adjustment
US15/716,197 2017-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109586741A true CN109586741A (zh) 2019-04-05
CN109586741B CN109586741B (zh) 2021-03-09

Family

ID=63682986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811120116.3A Active CN109586741B (zh) 2017-09-26 2018-09-26 使用频移键控的通信设备和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10541721B2 (zh)
EP (1) EP3461092B1 (zh)
CN (1) CN109586741B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111212006A (zh) * 2019-12-25 2020-05-29 奉加微电子(上海)有限公司 一种信号解调系统及解调方法
CN112235220A (zh) * 2020-09-25 2021-01-15 展讯通信(天津)有限公司 一种调制指数调整方法、装置及终端设备
CN112804174A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 湖南艾科诺维科技有限公司 可变码率和调制指数的gfsk数字调制装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11240078B1 (en) * 2020-04-21 2022-02-01 Hrl Laboratories, Llc Frequency shift keying modulator, transmitter and link
US11088784B1 (en) 2020-12-24 2021-08-10 Aira Technologies, Inc. Systems and methods for utilizing dynamic codes with neural networks
US11483109B2 (en) 2020-12-28 2022-10-25 Aira Technologies, Inc. Systems and methods for multi-device communication
US11575469B2 (en) 2020-12-28 2023-02-07 Aira Technologies, Inc. Multi-bit feedback protocol systems and methods
US11368251B1 (en) 2020-12-28 2022-06-21 Aira Technologies, Inc. Convergent multi-bit feedback system
US11489624B2 (en) 2021-03-09 2022-11-01 Aira Technologies, Inc. Error correction in network packets using lookup tables
US11496242B2 (en) 2021-03-15 2022-11-08 Aira Technologies, Inc. Fast cyclic redundancy check: utilizing linearity of cyclic redundancy check for accelerating correction of corrupted network packets
US11489623B2 (en) 2021-03-15 2022-11-01 Aira Technologies, Inc. Error correction in network packets

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040001448A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Preston Shawn E. System and method for transmitting highly correlated preambles in QAM constellations
CN102769462A (zh) * 2011-05-06 2012-11-07 成都天奥电子股份有限公司 直接数字频率锁相倍频器电路
CN103814524A (zh) * 2011-08-05 2014-05-21 高通股份有限公司 在反馈环路中具有相位校正的锁相环
US20160373279A1 (en) * 2015-02-04 2016-12-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Modulation Index Shift Signaling

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121412A (en) 1989-01-03 1992-06-09 Motorola, Inc. All-digital quadrature modulator
US5272446A (en) * 1991-11-29 1993-12-21 Comsat Digitally implemented fast frequency estimator/demodulator for low bit rate maritime and mobile data communications without the use of an acquisition preamble
US5832022A (en) 1995-06-02 1998-11-03 Omnipoint Corporation Method and apparatus for controlling the modulation index of continuous phase modulated (CPM) signals
US6008703A (en) * 1997-01-31 1999-12-28 Massachusetts Institute Of Technology Digital compensation for wideband modulation of a phase locked loop frequency synthesizer
JP2000307666A (ja) * 1999-04-26 2000-11-02 Kenwood Corp 周波数偏位変調回路
US7385929B1 (en) * 2001-09-25 2008-06-10 Atheros Communications, Inc. Method and system for detecting false packets in wireless communications systems
US6694742B2 (en) * 2002-06-26 2004-02-24 General Electric Company Gas turbine system operation based on estimated stress
US20040001447A1 (en) 2002-06-28 2004-01-01 Schafer David C. Wireless communication airlink protocol
AU2003255985A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for generating i/q signal in a tdma transmitter and corresponding modulator
JP3858021B2 (ja) * 2003-12-26 2006-12-13 松下電器産業株式会社 変調器、半導体集積回路、有線および無線通信装置
US7421006B2 (en) 2004-03-16 2008-09-02 Harris Corporation System and method for coherent multi-h continuous phase modulation waveform
TWI278184B (en) * 2005-05-23 2007-04-01 Novatek Microelectronics Corp A modulation method and apparatus with adjustable divisors of the dividers in phase-locked loop
US8761230B2 (en) * 2009-06-08 2014-06-24 Adeptence, Llc Method and apparatus for continuous phase modulation preamble encoding and decoding
US8401118B2 (en) * 2009-06-09 2013-03-19 Adeptence Llc Method and apparatus for constant envelope demodulation
US9712356B2 (en) 2015-04-14 2017-07-18 Texas Instruments Incorporated Managing multiple modulation schemes with coded modulation indicator in default-modulated preamble

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040001448A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Preston Shawn E. System and method for transmitting highly correlated preambles in QAM constellations
CN102769462A (zh) * 2011-05-06 2012-11-07 成都天奥电子股份有限公司 直接数字频率锁相倍频器电路
CN103814524A (zh) * 2011-08-05 2014-05-21 高通股份有限公司 在反馈环路中具有相位校正的锁相环
US20160373279A1 (en) * 2015-02-04 2016-12-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Modulation Index Shift Signaling

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111212006A (zh) * 2019-12-25 2020-05-29 奉加微电子(上海)有限公司 一种信号解调系统及解调方法
CN111212006B (zh) * 2019-12-25 2022-07-15 奉加微电子(上海)有限公司 一种信号解调系统及解调方法
CN112235220A (zh) * 2020-09-25 2021-01-15 展讯通信(天津)有限公司 一种调制指数调整方法、装置及终端设备
CN112804174A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 湖南艾科诺维科技有限公司 可变码率和调制指数的gfsk数字调制装置
CN112804174B (zh) * 2020-12-30 2023-03-24 湖南艾科诺维科技有限公司 可变码率和调制指数的gfsk数字调制装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109586741B (zh) 2021-03-09
EP3461092A1 (en) 2019-03-27
US20190097680A1 (en) 2019-03-28
US10541721B2 (en) 2020-01-21
EP3461092B1 (en) 2021-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109586741A (zh) 调制指数调整
KR101831208B1 (ko) 트랜시버 캘리브레이션을 위한 장치 및 방법
US6937668B2 (en) Method of and apparatus for performing modulation
KR101859293B1 (ko) 2-포인트 fsk 변조를 사용하는 주파수 합성기를 캘리브레이션하는 방법
US7599418B2 (en) Method and apparatus for a frequency hopper
US7830954B2 (en) Method and apparatus for I/Q imbalance compensation
JP4214098B2 (ja) シグマデルタ送信回路及びそれを用いた送受信機
US7647026B2 (en) Receiver architecture for wireless transceiver
WO2006118056A1 (ja) 2点変調型位相変調装置、ポーラ変調送信装置、無線送信装置及び無線通信装置
US20070165708A1 (en) Wireless transceiver with modulation path delay calibration
US9036737B2 (en) Polar modulation
US20180091241A1 (en) Transmitter performance calibration systems and methods
JP5154542B2 (ja) 信号変調方法
US7653359B2 (en) Techniques to decrease fractional spurs for wireless transceivers
JP6124382B1 (ja) 発振装置、rfフロントエンド回路及び携帯型無線通信端末装置
US10687295B2 (en) Communication device, communication method, and communication system with desynchronization detection
US10728067B1 (en) Bluetooth transmitter with stable modulation index
CN105637830B (zh) 半极化调制器
JP6327593B2 (ja) 無線送受信回路及び携帯型無線通信端末装置
CN117675489A (zh) 信号校正方法及装置
JP2004349789A (ja) 周波数変換装置及び周波数変換方法
JP2018125868A (ja) 発振装置
JP2020167440A (ja) 発振装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220107

Address after: Limerick

Patentee after: ANALOG DEVICES INTERNATIONAL UNLIMITED Co.

Address before: Bermuda (UK), Hamilton

Patentee before: Analog Devices Global Unlimited Co.