CN113473565B - 具有基于前导的phy切换的接收机 - Google Patents

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Abstract

具有基于前导的PHY切换的接收机。公开了一种用于基于传入的前导自动地检测PHY模式的系统。所述系统包括多模式解调器，所述多模式解调器包括前导检测器和解调器。前导检测器用于确定何时已经接收前导以及用于确定发送节点正在使用的PHY模式。向解调器提供PHY模式的指示，然后该解调器根据检测的PHY模式决定传入的比特流。在一些实施例中，采用能够根据多个PHY模式解码比特流的一个解调器。在其他实施例中，系统包括多个解调器，其中每个解调器专用于一个PHY模式。

Description

具有基于前导的PHY切换的接收机
技术领域
本公开描述了允许单个接收机接收使用多个物理模式传输的信号并且基于前导确定接收的信号正在使用哪个PHY模式的系统和方法。
背景技术
一些通信协议利用多个传输模式。常常，开发这些模式以允许增加的带宽或信号噪声比。这些协议增强发生在常常被称作PHY的网络的物理层中。
例如，以太网已经从10 Mbps演进到1Gps。诸如USB和其他之类的其他协议也已经经历了在带宽方面的演进。常常，在两个节点之间执行协商以确定应该使用多个传输模式中的哪个。例如，每个节点可以默认为所有节点都必须适应的PHY模式。然后可以使用该默认的PHY模式在两个节点之间发送消息以确定是否可以采用不同的PHY模式。
该趋势还存在于无线协议中。例如，蓝牙最近已经引入诸如蓝牙2.0、蓝牙3.0和BLE（蓝牙低能量）之类的较高带宽版本。如以上建议的那样，在蓝牙设备之间执行协商以确定将被用于在两个设备之间的传输的PHY模式。例如，蓝牙定义了在主设备（master）和从设备（slave）之间交换以确定要使用的最佳PHY协议的一系列分组数据单元（PDU）。例如，主设备将向从设备发送PHY请求PDU。该PHY请求PDU包含主设备希望用于传输和接收的优选的PHY模式。作为响应，从设备传输PHY响应PDU。该响应包含从设备希望用于传输和接收的优选的PHY模式。然后主设备基于两个PDU的内容确定要用于在每个方向上的传输的最佳PHY模式。使用PHY更新PDU向从设备传输该确定。从该点至将来，在主设备和从设备之间的通信使用这些协商的PHY模式设置发生。
该协商是低效率的，因为它要求在可以发起PHY模式切换之前要在主设备和从设备之间传输若干个PDU。
如果存在以下的系统，则将是有益的，在所述系统中可以自动地检测PHY模式并且接收机可以自动地切换到该检测的PHY模式。此种系统将消除对在设备之间的低效率的和耗费时间的协商的需要。
发明内容
公开了一种用于基于传入的前导自动地检测PHY模式的系统。所述系统包括多模式解调器，所述多模式解调器包括前导检测器和解调器。前导检测器用于确定何时已经接收前导以及发送节点正在使用的PHY模式。向解调器提供PHY模式的指示，然后该解调器根据检测的PHY模式决定传入的比特流。在一些实施例中，采用能够根据多个PHY模式解码比特流的一个解调器。在其他实施例中，系统包括多个解调器，其中每个解调器专用于一个PHY模式。
在另一个实施例中，公开了一种协商将用于在两个节点之间的无线通信的PHY模式的方法。所述方法包括从发送节点向接收节点使用第一PHY模式发送第一分组；在发送节点处从接收节点接收针对第一分组的响应，所述响应包含在发送节点和接收节点之间的链路质量的指示；在发送节点处基于链路质量针对第二分组选择PHY模式；使用选择的PHY模式从发送节点向接收节点发送第二分组；以及在接收节点处基于第二分组的前导自动地确定用于第二分组的PHY模式。在某些实施例中，当链路质量超过预定的第一阈值时，选择的PHY模式具有比第一PHY模式高的有效信息比特率。在某些实施例中，当链路质量小于预定的第二阈值时，选择的PHY模式具有比第一PHY模式低的有效信息比特率。
附图说明
为了对本公开的更好的理解，参考附图，其中以相同的标号引用相同的元素，并且在其中：
图1是具有接收机的系统的框图，所述接收机具有检测多个PHY模式的能力；
图2示出了向图1的系统传输的代表性消息的格式；
图3是根据一个实施例的前导检测器和解调器的框图；
图4是根据另一个实施例的前导检测器和解调器的框图；
图5是根据另一个实施例的前导检测器和解调器的框图；
图6示出了根据一个实施例的链路余量（link margin）字段；
图7是示出了根据第一实施例的用于PHY模式选择的协商的流程图；以及
图8是示出了根据第二实施例的用于PHY模式选择的协商的流程图。
具体实施方式
图1示出了具有能够基于传入的分组的前导检测多个PHY模式中的一个的无线接收机的系统100的框图。
图2示出了可以由图1的系统接收的代表性分组的格式。分组10包括前导11。所述前导用于表示分组的开始并且可以具有预定的比特序列。SFD（同步字段定界符）12用于表示前导11的结尾并且表示在前导11和物理层头部13之间的边界。物理层头部13可以是一个或两个字节并且表示帧的总长度。当然，如果需要的话，物理层头部13可以更长。跟随物理层头部13的是PHY净荷14，在一些实施例中，所述PHY净荷14可以高达2048个字节。
图2表示在每个字段中的实际的数据。然而，在传输之前，可以将该数据编码为另一个格式。
利用扩频DSSS（直接序列扩频）和O-QPSK（偏移正交相移键控）的诸如在IEEE802.15.4-2015中定义的O-QPSK PHY之类的某些编码方案在传输之前将数据转换成比特的不同序列。例如，O-QPSK PHY是基于扩频DSSS的，其使用被称为符号的概念，其中每个符号表示4个比特，并且其中每个符号由32个码片（chip）表示。
O-QPSK PHY使用2Mcps的码片速率。每32个码片传输四个信息比特，导致250kbps的实际比特率。
MSK（最小移位键控）是偏移QPSK（O-QPSK）的特殊情况。在MSK中，可以认为在O-QPSK调制中的每个码片是包含信息比特的符号。因此，在MSK中，信息速率与空中（on-air）调制速率相同。
因此，两个或更多PHY模式可以以相同的空中比特率操作是可能的。虽然空中比特率是相同的，但是数据在这些PHY模式中的解调是完全不同的。
MSK和O-QPSK的调制过程是相似的。根据一种方法，将要传输的数据被分离为奇和偶比特流，Dodd和Deven。这些比特流中的一个被称作同相流，或I-phase，而另一个比特流被称为正交相位，或Q-phase。按照常规，偶比特（even bit）通常被称作I-phase。通过偶比特流与载波频率Fcarrier的余弦相乘和奇比特流与载波频率的正弦相乘生成输出信号，或S(t)。换言之：
。
根据另一种方法，通过对频率合成器进行调制来实现调制。通过改变频率使得分别对于O-QPSK和MSK每码片或者符号相移+或- 90度来调制在O-QPSK中的每个码片或在MSK中的每个符号。可以通过利用高速滤波器在调制之前以该方法生成GMSK（高斯最小键控移位）。高斯滤波器帮助减少不期望的边带发射。
已经提供无线通信的基本的描述，现在将描述系统的结构。
图1示出了能够接收使用多个PHY模式中的一个传输的输入数据的系统100。无线信号首先通过天线101进入系统100。天线101与低噪声放大器（LNA）110电通信。LNA 110从天线101接收非常微弱的信号并且放大该信号而维持传入信号的信号噪声比（SNR）。
放大的信号然后被传送到混合器120。混合器120也和本地振荡器125通信，所述本地振荡器125向混合器120提供两个相位。频率的余弦可以被称作Io，而频率的正弦可以被称作Qo。然后Io信号乘以传入信号以创建同相信号Im。然后Qo信号乘以传入信号的90°延迟的版本以创建正交信号Qm。
来自混合器120的同相信号Im和正交信号Qm然后被馈送到可编程增益放大器（PGA）130中。PGA 130将Im和Qm信号放大可编程的量。在图1中这些放大的信号被称作Ig和Qg。
放大的信号Ig和Qg然后从PGA 130被馈送到模数转换器（ADC）140。ADC 140将这些模拟信号转换成数字信号Id和Qd。然后这些数字信号可以通过信道滤波器150。然后经滤波的信号I和Q进入多模式解调器200。
图1示出了可以用于从天线101到多模式解调器200的无线接收的信号的转换的部件的一个集合。然而，应该注意，可以省略这些部件中的一个或多个。此外，如果期望的话，可以将被描述为在不同的部件中执行的功能组合到一个部件中。因此，图1示出了在多模式解调器200之前的无线信号的处理的说明性的图。然而，其他配置也是可能的并且本公开不限于此特定实施例。
多模式解调器200在高水平（at a high level）包括两个部件：前导检测器201和解调器202。
如以上描述的那样，前导是要传输的分组的第一部分。在某些实施例中，将前导预定义为固定的序列。例如，如在IEEE802.15.4-2015中定义的O-QPSK PHY将前导定义为全零的四个字节。将这四个字节转换为8个符号，其中每个符号表示4个比特。然后将符号转换成码片。与表示四个零的符号相关联的码片序列如下：
。
因此，对于总共256个码片，使用DSSS进行编码的分组的前导是重复了8次的以上序列。当然，提供以上示出的前导用于说明性的目的。本公开不限于任何特定前导或编码方案。
诸如GMSK之类的另一个PHY模式可以定义不同的前导，其容易地与以上的前导区分。例如，第二前导可以是：
。
与第一前导相同，可以将以上示出的序列重复八次。当然，还可以使用其他前导模式并且本公开不限于此实施例。
在图1中，前导检测器201用于确定前导是否存在于传入数据流中，并且如果是，确定其为哪个前导。例如，将I和Q信号重新组装在进入前导检测器201的单个比特流中。这可以通过I和Q信号的解调来实现并且向前导检测器201提供解调的比特流。
前导检测器201针对不同的PHY模式比较传入的比特流和与前导中的每个相关联的预定的模式。如果检测到匹配，前导检测器201断定指示已经接收哪个PHY模式的PHYMODE信号。该PHY MODE信号用于配置解调器202，使得它使用适当的解调技术恢复原始数据。一旦被解调，可以将输出传输到设备中的其他部件，在设备中的其他部件中，进一步处理解调的数据。
图1示出了包括前导检测器201和解调器202的多模式解调器200。前导检测器201可能能够检测多个前导中的至少一个。例如，前导检测器201可以包括多个比较器，所述比较器将传入的比特流中的每个比特与预定义的前导字段进行比较。这可以使用专用的电路来实现，或可以利用数字信号处理器（DSP）结合相关联的电路。来自这些比较器的输出可以由控制逻辑使用，所述控制逻辑确定传入的比特流是否足够地接近于预定义的前导模式以指示匹配。例如，前导字段可以具有256个码片，如较早前描述的那样。控制逻辑可以要求与预定义的前导模式匹配的码片的数量超过某个阈值，诸如80%或90%。针对前导检测器201被配置以检测的每个前导复制该逻辑。前导检测器在本领域中是公知的并且本公开不限于此配置；还可以采用其他实施例。
解调器202必须能够根据由多模式解调器200支持的所有不同的PHY模式来解调数据。前导检测器201向解调器202提供关于要使用哪个PHY模式的指示。然后解调器202使用选择的PHY模式扫描传入的比特流以找到SFD 12。在一些实施例中，在数据退出解调器202之前，解调器202可以将系列比特流转换为字节的序列。在其他实施例中，从解调器202输出解码的比特流。在某些实施例中，解调器202可以例如包括被配置为接收若干个PHY模式的数字信号处理器（DSP）。解调器202可以进一步包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括用于辅助DSP解调第一PHY模式的电路，所述第二部分包括用于辅助DSP解调第二PHY模式的电路。在其他实施例中，解调器202可以是具有用于解调第一PHY模式的第一部分和用于解调第二PHY模式的第二部分的专用的电路。在某些实施例中，不论实现，可以独立地将第一和第二部分置于低功率模式中。
具有彼此显著地不同的前导以最小化其中前导检测器201错误地指示不正确的PHY模式的“假阳性”（false positives）是期望的。在两个前导之间的要求的分离可以是SNR或其他参数的函数。
支持的PHY模式的调制带宽是相似的使得包括信道滤波器的接收机链可以保持不变也是期望的。然而，本公开的附加的益处是可以将前导检测器用于使信道滤波器的带宽适于接收的PHY模式的带宽。换言之，来自前导检测器201的输出可以由信道滤波器150用作输入以调整该信道滤波器的带宽。
可以以多个方式实现多模式解调器200。图1示出了能够检测可能的前导中的每个的单个前导检测器201。图1还示出了能够根据支持的PHY模式中的任何模式解调输入比特流的单个解调器202。
然而，其他实施例也是可能的。图3示出了多模式解调器300的另一个实施例。该实施例包括两个前导检测器；第一前导检测器301和第二前导检测器302。每个前导检测器被配置为接收传入的比特流并且针对其相应的PHY模式确定该传入的比特流是否匹配预定义的前导模式。当前导检测器中的一个确定其已经接收了与其PHY模式相关联的前导时，该前导检测器向其相关联的解调器发送指示。
多模式解调器300还包括两个解调器；与第一前导检测器301相关联的第一解调器311；以及与第二前导检测器302相关联的第二解调器312。第一解调器311能够根据第一PHY模式解码传入的比特流并且生成到第一前导检测器301的输出，信号1。第二解调器312能够根据第二PHY模式解码传入的比特流并且生成到第二前导检测器302的输出，信号2。第一解调器311和第二解调器312中的每个可以是专用电路，或者每个可以包括具有相关联的电路以解调相应的PHY模式的DSP。如上所述，解调器可以向复用器320输出解码的系列数据或者字节的序列。第一前导检测器301和第二前导检测器302分别扫描信号1和信号2。
信号1和信号2从I和Q信号导出。在某些实施例中，信号1和信号2可以是差异相位（differentiated phase）信号、RSSI、解调的信号、接收的I和Q信号或其组合。前导检测器还可以使用针对信号1和信号2的其他表示，并且本公开不限于任何特定实现。此外，如果信号1和信号2信号与I和Q信号不同，则可以在解调器内执行信号1和信号2的创建。
来自两个解调器的输出被馈送到复用器320中，所述复用器320选择来自两个解调器中的一个的输出流以转发到系统的其余部分。通过来自前导检测器中的一个的信号做出选择。
注意，在某些实施例中，解调器不断地操作。在那些实施例中，可以不需要向每个解调器提供PHY模式的指示。而是，仅复用器320可能要求PHY模式指示信号。
在其他实施例中，为了节能，解调器仅当传入的数据流使用该解调器与其相关联的PHY模式时被激活。换言之，前导检测器是可操作的并且当检测到前导时，由相关联的前导检测器断言用于该PHY模式的PHY模式信号。该PHY模式信号的断言激活了与该前导检测器相关联的解调器。例如，当传入的比特流到达时，第一解调器311和第二解调器312两者都处于低功率模式中。第一前导检测器301和第二前导检测器302两者都是活跃的并且正在分别地针对相应的预定义的前导模式扫描传入的信号1和信号2。当第一前导检测器301检测到前导时，其向第一解调器311断言PHY1信号。这允许第一解调器311退出低功率模式并且开始解调传入的比特流。复用器320还被配置成从第一解调器311向系统的其余部分传递数据。注意，第二解调器312在此事务期间可以从未退出低功率模式。此外，虽然未示出，但是还可以由第二前导检测器302接收PHY1信号，所述PHY1信号指示第二前导检测器302可以停止扫描前导并且由此将第二前导检测器302置于低功率模式中。类似地，如果由第二前导检测器302检测到第二PHY模式，则第二解调器312可以退出低功率模式并且开始解调传入的比特流。复用器320还被配置成从第二解调器312向系统的其余部分传递数据。注意，第一解调器311在此事务期间可以从未退出低功率模式。
当然，如果前导检测器需要解调的信号（信号1和信号2），则不能将相关联的解调器置于低功率模式中，因为它们需要向前导检测器提供这些解调的信号。然而，如果由前导检测器将差异相位用作信号1和信号2，则可以将在解调器中的诸如符号定时恢复之类的电路的其余部分置于低功率模式中。此外，如果前导检测器仅需要I和Q，则当不主动地解调传入的比特流时可以将整个解调器置于低功率模式中。
图4示出了多模式解调器400的又一实施例。在此实施例中，存在两个前导检测器；即第一前导检测器401和第二前导检测器402。这些前导检测器可以以与图3的前导检测器相同的方式操作并且因此将不进一步描述。
多模式解调器400利用单个解调器410。和在图1中示出的一样，该解调器410能够根据至少两个不同的PHY模式对传入的比特流解码。因此，向前导检测器中的每个提供传入的比特流。每个前导检测器针对其相应的前导模式连续地扫描传入的比特流。当解码前导模式时，向解调器410传输该PHY模式的指示，所述解调器410根据该PHY模式解调传入的比特流。然后将来自解调器410的输出转发到设备的其余部分。注意，不需要复用器，因为在此实施例中由解调器410创建仅一个解调的输出。在一些实施例中，解调器410具有解调第一PHY模式的第一部分和解调第二PHY模式的第二部分。可以使用辅助DSP执行这些功能的电路来实现解调器410。在一些实施例中，解调器410具有第一部分，所述第一部分包括用于辅助DSP解调第一PHY模式的电路，以及第二部分，所述第二部分包括用于辅助DSP解调第二PHY模式的电路。在其他实施例中，解调器410可以是具有用于解调第一PHY模式的第一部分和用于解调第二PHY模式的第二部分的专用电路。不论实现如何，基于检测到哪个PHY模式，第一和第二部分可以独立地进入和退出较低功率模式，如参考图3描述的那样。
图5示出了多模式解调器500的另一个实施例。在此实施例中，存在单个前导检测器501，所述前导检测器501能够根据一个PHY模式检测前导。在此方面中，前导检测器501与在图3和图4中示出的前导检测器相似。在此实施例中，存在第一解调器511和第二解调器512。第一解调器511和第二解调器512中的每个可以是专用的电路，或者每个可以包括具有相关联的电路以解调相应的PHY模式的DSP。
第一解调器511和前导检测器501专用于根据第一PHY模式检测传入的比特流和解码传入的比特流。因此，第一解调器511与在图3中示出的第一解调器311相似。
第二解调器512在没有前导检测器的情况下操作。因此，第二解调器512默认是活跃的并且当前导检测器501指示已经检测到第一PHY模式时进入低功率模式。第二解调器512接收传入的比特流并且可以连续地针对SFD 12（参见图2）扫描该传入的比特流。复用器520基于来自前导检测器501的输出来输出数据流。如果前导检测器501检测到前导，则复用器520选择第一解调器511。否则，选择第二解调器512。
在图5的变型中，第一解调器511还可以默认是活跃的。另外，和第二解调器512一样，第一解调器511可以针对SFD扫描传入的比特流。在此配置中，可以向复用器520提供前导检测器501的输出以选择适当的输出流。
当然，其他实施例也是可能的。例如，虽然图3-5图示了两个前导检测器和/或两个解调器，但是这些配置可以被扩展以检测和解码任意数量的不同的PHY模式。因此，本公开不限于仅两个PHY模式。然而，在所有实施例中，系统包括能够根据一个PHY模式检测至少一个前导的前导检测器，以及能够根据任何支持的PHY模式决定传入的比特流的解调器。
另外，图1示出了包括在前导检测器201和多模式解调器202之间的比特流的接口。在某些实施例中，该比特流可以是关于图3-5描述的信号1和信号2中的至少一个。
此外，关于图3-5描述的低功率操作同样适用于图1。如以上描述的那样，多模式解调器202可以包括解调第一PHY模式的第一部分和解调第二PHY模式的第二部分。如以上描述的那样，这可以使用专用的电路或使用具有辅助DSP执行这些功能的第一和第二部分的电路来实现。在操作期间，当没有检测到第一PHY模式时可以将第一部分置于较低功率模式中。同样地，当没有检测到第二PHY模式时可以将第二部分置于较低功率模式中。诸如关于图3-5描述的其他配置对于图1的多模式解调器202也是可能的。例如。两个前导检测器可以与多模式解调器202一起采用。换言之，第一解调器311和第二解调器312可以分别是多模式解调器的第一和第二部分。
另外，多模式解调器可以与图5的前导检测器一起采用。在此配置中，多模式解调器的第二部分可以保持可操作并且寻找SFD，直到前导检测器确定第一PHY模式正在被使用。多模式解调器的第一部分可以仅当前导检测器确定第一PHY模式正在被使用时退出较低功率模式。换言之，第一解调器511和第二解调器512可以分别是多模式解调器的第一和第二部分。
在图示于图中的实施例的每个中，前导检测器和解调器示出为分立的部件。然而，在某些实施例中，可以使用共享的硬件实现前导检测器和解调器。例如，前导检测器和解调器可以共享DSP。因此，图图示了在这些部件之间的功能的分离，虽然物理实现可以具有一个或多个共享元件。
在操作中，当尝试与其他节点建立通信时，发送节点可以使用默认的PHY模式。一旦已经做出到其他节点的连接，发送节点就可以尝试使用不同的PHY模式与这些节点进行通信。因此，发送节点可以使用不同的PHY模式向先前标识的邻近节点传输分组。如果邻近节点未能响应，则发送节点可以得出接收节点不支持该PHY模式的结论。如果接收节点响应，则发送节点确定其对与该节点的所有的通信都可以使用该PHY模式。
利用较高带宽PHY模式的能力可以关于多个因素确定，所述多个因素包括在两个节点之间的信号噪声比和由那两个节点支持的PHY模式。例如，如果两者都能够进行较高速度PHY模式操作的两个节点被远离布置或者被布置在嘈杂的环境内，则这些节点可能不能以该较高速度PHY模式操作。
在某些实施例中，可以通过使节点向发送节点提供它们的链路余量的指示来解决此问题。例如，在IEEE802.15.4q中定义的RS-GFSK PHY包括可以合并到ACK分组内的链路余量字段。例如，如果节点支持较高的PHY节点，则可以在ACK分组中包括该字段。图6示出了根据一个实施例的链路余量信息元素600的表示。链路余量信息元素600包括6比特字段610，所述字段610针对从发送节点接收的最近的传输指示链路余量。将链路余量定义为实际接收的信号功率减去预定的接收机功率。6比特字段可以用于表示在-31 dB和32 dB之间的1dB的步长的二进制补码值（twos-complement value）。因此，正数包括接收机具有链路余量，而负值指示链路比预期的更嘈杂。换言之，该字段610提供链路质量的指示。链路余量信息元素600还包括具有2个保留的比特的字段620。
图7示出了可以用于在两个节点之间协商PHY模式的流程图。首先，如在框700中示出的那样，发送节点使用第一或默认的PHY模式向接收节点发送传输。然后接收节点通过向发送节点发送确认来回复，如在框710中示出的那样。然后发送节点如在框720中示出的那样检查确认。首先，确定链路余量元素（参见图6）是否包含在确认中，如在框730中示出的那样。链路余量元素在确认中的存在可以指示接收节点支持至少一个较高速度PHY。如果存在链路余量元素，则发送节点确定链路余量是否足够高以支持较高速度PHY模式，如在框740中示出的那样。例如，发送节点可以将接收的链路余量和第一阈值进行比较以确定其是否足够高。如果在框730和740中描述的条件之一或者二者都被满足，则发送节点将使用较高速度PHY模式向接收节点传输分组，如在框750中示出的那样。如果这些条件的两者都没有被满足，则发送节点将继续使用默认的PHY模式，如在框760中示出的那样。
此外，如果发送节点切换到较高速度PHY，如在框750中示出的那样，则不需要关于该切换的任何明确的通信。而是，发送节点使用较高速度PHY简单地向接收节点发送分组。采用在图1中示出的系统的接收节点基于传入的前导自动地确定PHY模式并且根据检测的PHY模式进行解调。
因此，链路余量信息字段的使用允许发送和接收节点避免耗费时间和耗费功率的协商过程。
较高速度PHY具有比默认的PHY模式高的有效信息比特率，并且当链路余量超过预定的第一阈值时可以使用所述较高速度PHY。在某些实施例中，在图7中描述的默认或较低速度PHY模式可以是诸如在IEEE802.15.4-2015中定义的协议之类的DSSS O-QPSK协议。较高速度PHY模式可以是诸如在IEEE802.15.4q中定义的RS-GFSK PHY之类的GMSK协议。当然，可以采用其他协议。而是，图7示出了使用作为确认的部分的字段以取代对于协商过程的需要的能力。
在某些实施例中，发送节点先前可以选择较高速度PHY模式。然而，由于诸如增加的噪声或节点中的一个的放置之类的环境的改变，如由接收节点报告的链路余量可以减少。如果链路余量减少到在第二阈值以下，则发送节点可以恢复到较低速度PHY模式。在图8中示出的流程图示出了发送节点可以如何确定应该使用较低速度PHY模式。发送节点向接收节点发送传输，如在框800中示出的那样。在框810中，发送节点确定是否已经接收到确认。如果接收到确认，则序列继续到框820。然而，如果没有接收到确认，则这可能是由于不足够的链路预算，先前的传输没有被接收节点接收到。通过降低PHY速度，链路预算增加并且对于成功的链路来说可能是足够的。因此，如果没有接收到确认，则发送节点切换到较低速度PHY模式，如在框850中示出的那样。如在图7中那样，然后发送节点检查确认并且确定是否包括链路余量元素，如在框820、830中示出的那样。如果没有包括链路余量元素，则发送节点可以恢复到较低速度PHY模式。最后，在框840中，发送节点将从接收节点接收的链路余量和第二阈值进行比较，所述第二阈值低于在图7中使用的第一阈值。如果链路余量小于该第二阈值，则发送节点可以切换到较低速度PHY模式，如在框850中示出的那样。否则，发送节点保持在当前的PHY模式处，如在框860中示出的那样。
此外，值得注意的是PHY模式不必在两个方向上是相同的。例如，第一节点可以是电池供电的，而第二节点连接到电插座（electrical outlet）。在该配置中，第二节点可以以较高传输功率发送。因此，第一节点可以报告高链路余量，使第二节点使用较高PHY模式传输。然而，第一节点可以以较低功率水平传输，使第二节点报告较低链路余量。在此情况中，第一节点将继续使用较低速度PHY模式进行传输。然而，该不对称性不是有问题的，因为第一节点和第二节点二者都可以基于接收的前导自动地检测正在被使用的PHY模式。
本公开不是要限制在由本文中描述的具体实施例的范围中。实际上，除了在本文中描述的那些之外，本公开的其他各种实施例和对本公开的修改，根据前述描述和附图对于本领域技术人员来说将是清楚的。因此，此类其他的实施例和修改旨在落入本公开的范围内。此外，虽然为了特定目的已经在本文中在特定环境中的特定实现的上下文中描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到其有用性不限于此，并且认识到在任何数量的环境中为了任何数量的目的可以有益地实现本公开。因此，应该鉴于如本文描述的本公开的全部广度和精神来解释以下记载的权利要求。

Claims (20)

1.一种协商将用于两个节点之间的无线通信的PHY模式的方法，所述方法包括：
使用第一PHY模式从发送节点向接收节点发送第一分组；
在发送节点处从接收节点接收对第一分组的响应，所述响应包含在发送节点和接收节点之间的链路质量的指示；
在发送节点处基于链路质量针对第二分组选择PHY模式；
使用选择的PHY模式从发送节点向接收节点发送第二分组；以及
在接收节点处基于第二分组的前导自动地确定用于第二分组的PHY模式，其中自动地确定包括：
从第二分组的前导生成经滤波的I和Q信号；
重新组装经滤波的I和Q信号以生成接收的比特流；
通过将接收的比特流与至少两个预定的模式进行比较来生成PHY模式信号；以及
基于PHY模式信号在接收节点处配置解调器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中链路质量的指示是用于表示链路余量的dB的数量的、包含在第一分组中的多比特字段。
3.根据权利要求2所述的方法，其中链路质量的指示指示从-31 dB到32 dB的链路余量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中当链路质量超过预定的第一阈值时，选择的PHY模式具有比第一PHY模式高的有效信息比特率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当链路质量小于预定的第二阈值时，选择的PHY模式具有比第一PHY模式低的有效信息比特率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中如果链路质量小于预定的第一阈值并且大于预定的第二阈值，则选择的PHY模式不变。
7.根据权利要求1所述的方法，其中如果链路质量的指示不存在，则发送节点不改变PHY模式。
8.根据权利要求1所述的方法，其中接收节点包括：
无线接收机；以及
前导检测器，用于通过将接收的比特流与至少两个预定的模式进行比较来生成PHY模式信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中前导检测器能够检测使用第一PHY模式或第二PHY模式发送的前导。
10.根据权利要求9所述的方法，其中前导检测器向解调器提供指示检测到第一PHY模式的第一输出。
11.根据权利要求10所述的方法，其中如果第一输出不指示检测到第一PHY模式，则解调器的第一部分保持在低功率模式中。
12.根据权利要求10所述的方法，其中前导检测器向解调器提供指示检测到第二PHY模式的第二输出。
13.根据权利要求12所述的方法，其中如果第二输出不指示检测到第二PHY模式，则解调器的第二部分保持在低功率模式中。
14.根据权利要求8所述的方法，其中前导检测器能够检测使用仅一个PHY模式发送的前导。
15.根据权利要求14所述的方法，其中解调器的第二部分默认为可操作状态并且解调器的第一部分默认为低功率状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其中基于来自前导检测器的指示检测到第一PHY模式的输出，解调器的第二部分进入低功率状态并且解调器的第一部分进入可操作状态。
17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括第二前导检测器，其能够检测使用第二PHY模式发送的前导，其中基于来自所述第二前导检测器的输出配置解调器。
18.根据权利要求8所述的方法，其中无线接收机包括信道滤波器，并且前导检测器的输出用于调整所述信道滤波器的带宽。
19.根据权利要求1所述的方法，其中存在至少两个PHY模式，其中第一PHY模式是基于扩频DSSS的O-QPSK PHY并且第二PHY模式是GMSK PHY。
20.根据权利要求1所述的方法，其中用于从发送节点向接收节点传输分组的选择的PHY模式不同于接收节点用于向发送节点传输分组的选择的PHY模式。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10333750B2 (en) * 2016-08-15 2019-06-25 Silicon Laboratories Inc. Receiver with PHY switch based on preamble
US11750360B2 (en) * 2016-12-06 2023-09-05 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for radio-frequency receiver with multiple operational modes and associated methods
US10292104B2 (en) * 2017-08-21 2019-05-14 Redpine Signals, Inc. Quick decision preamble detector with hierarchical processing
DE102018218730A1 (de) * 2018-10-31 2020-04-30 Diehl Metering Gmbh Detektion einer Pilotsequenz auf einfachen Rechnern
US10892914B2 (en) * 2018-12-27 2021-01-12 Intel Corporation Apparatus, system and method of a wireless communication receiver
US10965511B2 (en) 2019-08-26 2021-03-30 Landis+Gyr Innovations, Inc. Multi-PHY synchronized diversity receiver
CN111510410B (zh) * 2020-01-02 2021-03-26 北京理工大学 一种适用于卫星通信的抗干扰ds-gmsk接收方法和装置
US11777548B1 (en) 2022-05-12 2023-10-03 Silicon Laboratories Inc. Context switching demodulator and symbol identifier

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1675892A (zh) * 2002-08-23 2005-09-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 确保无线局域网中的服务质量的方法及设备
CN101755476A (zh) * 2007-07-19 2010-06-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 链路适配方案
CN102577289A (zh) * 2009-08-13 2012-07-11 卡斯寇达有限公司 无线接收机
CN103649871A (zh) * 2011-07-01 2014-03-19 高通股份有限公司 用于在串行通信系统中降低待机功率的系统和方法
CN103947134A (zh) * 2011-11-16 2014-07-23 马维尔国际贸易有限公司 用于在无线局域网(wlan)中使用的频率复制模式

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6940843B2 (en) * 2003-02-14 2005-09-06 Cisco Technology, Inc. Selecting an access point according to a measure of received signal quality
US20050078598A1 (en) * 2003-08-21 2005-04-14 Anuj Batra Enhancement to the multi-band OFDM physical layer
US7551581B2 (en) * 2003-09-30 2009-06-23 Intel Corporation Methods for transmitting closely-spaced packets in WLAN devices and systems
US7881755B1 (en) * 2005-05-26 2011-02-01 Marvell International Ltd. Wireless LAN power savings
US7711061B2 (en) * 2005-08-24 2010-05-04 Broadcom Corporation Preamble formats supporting high-throughput MIMO WLAN and auto-detection
GB2445601A (en) * 2007-01-08 2008-07-16 Nec Corp Non-synchronised random access preamble content in mobile radio communications
US7990937B2 (en) * 2007-11-05 2011-08-02 Freescale Semiconductor, Inc. Initiation of high speed overlay mode for burst data and real time streaming (audio) applications
US8279814B2 (en) * 2007-11-12 2012-10-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for allocating channel time in wireless personal area network
US8249005B2 (en) * 2009-02-11 2012-08-21 Qualcomm Incorporated Systems and methods for reducing power consumption using a variable constraint length convolutional encoder
US8229041B2 (en) * 2009-05-26 2012-07-24 Broadcom Corporation Direct detection of wireless interferers in a communication device for multiple modulation types
US9674317B2 (en) * 2011-02-10 2017-06-06 Marvell World Trade Ltd. Multi-clock PHY preamble design and detection
ES2659984T3 (es) 2011-10-21 2018-03-20 Itron Global Sarl Receptor de protocolo múltiple
US9432077B2 (en) * 2012-02-08 2016-08-30 Texas Instruments Incorporated DSSS preamble detection for smart utility networks
EP2699040B1 (en) * 2012-08-06 2015-04-08 Itron, Inc. Multi-media multi-modulation and multi-data rate mesh network
ES2691942T3 (es) * 2013-11-05 2018-11-29 Eutelsat Sa Sistema para transmitir y recibir señales de radiofrecuencia que transportan modos armónicos complejos
EP3257162B1 (en) * 2015-02-12 2023-08-09 Huawei Technologies Co., Ltd. System and method for auto-detection of wlan packets using header
WO2017196220A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Wireless communication device, transmitter and methods therein
US10333750B2 (en) * 2016-08-15 2019-06-25 Silicon Laboratories Inc. Receiver with PHY switch based on preamble

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1675892A (zh) * 2002-08-23 2005-09-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 确保无线局域网中的服务质量的方法及设备
CN101755476A (zh) * 2007-07-19 2010-06-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 链路适配方案
CN102577289A (zh) * 2009-08-13 2012-07-11 卡斯寇达有限公司 无线接收机
CN103649871A (zh) * 2011-07-01 2014-03-19 高通股份有限公司 用于在串行通信系统中降低待机功率的系统和方法
CN103947134A (zh) * 2011-11-16 2014-07-23 马维尔国际贸易有限公司 用于在无线局域网(wlan)中使用的频率复制模式

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于QPSK的调制与解调的系统仿真设计;钱超;;伺服控制(08);72-77 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20180048499A1 (en) 2018-02-15
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US10812302B2 (en) 2020-10-20
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