DE102023123741A1

DE102023123741A1 - Vorrichtungen und verfahren zum entfernen von rauschen aus frequenzsignalen

Info

Publication number: DE102023123741A1
Application number: DE102023123741.1A
Authority: DE
Inventors: Hendricus De Ruijter
Original assignee: Silicon Laboratories Inc
Current assignee: Silicon Laboratories Inc
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2023-09-04
Publication date: 2024-06-06
Also published as: US20240178870A1; CN118118046A

Abstract

In einem Beispiel enthält ein Empfänger: eine Eingangsschaltung, um ein Hochfrequenz (HF)-Eingangssignal in mindestens ein Frequenzsignal umzuwandeln; eine nichtlineare Schaltung, die mit der Eingangsschaltung verbunden ist, wobei die nichtlineare Schaltung mindestens ein geformtes Frequenzsignal aus dem mindestens einen Frequenzsignal gemäß mindestens einer nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugt; und einen Modulationssignaldetektor, der mit der nichtlinearen Schaltung verbunden ist, um ein Wahrscheinlichkeitssignal auf Basis des mindestens einen geformten Frequenzsignals auszugeben.

Description

Hintergrund
Bei der paketbasierten Kommunikation hat ein Empfänger den Beginn der Nutzdaten innerhalb eines Pakets zu finden. Es müssen Symbolgrenzen und der Beginn eines ersten Nutzdatensymbols gefunden werden. Zu diesem Zweck beginnt die Übertragung in der Regel mit einer Präambel, gefolgt von einem Synchronisationswort (sync), gefolgt von den Nutzdaten.
Der Empfänger kann zumindest das Sync-Wort (und optional die Präambel) verwenden, um den Beginn der Nutzdaten zu finden. Eine übliche Implementierung des Empfängers zum Auffinden des Sync-Wortes verwendet eine Eingangsschaltung zum Umsetzen eines Hochfrequenz (HF)-Eingangssignals in ein niedrigeres Frequenzsignal und einen Korrelator zum Korrelieren des empfangenen Frequenzsignals mit einem erwarteten Muster. Wenn jedoch Rauschen oder eine Kombination aus Rauschen und unerwünschten Signalen empfangen wird, kann das Frequenzsignal große Rauschspitzen aufweisen. Diese großen Rauschspitzen können zu häufigen Fehlalarmen führen, d.h. zur Erkennung des Vorhandenseins eines Sync-Worts, obwohl kein gültiges Eingangssignal vorlag. Falsch positive Meldungen können schädlich sein, falls sie kurz nach einem gültigen Sync-Wort auftreten. Beispielsweise könnte das gültige Sync-Wort vom Empfänger als Teil der Nutzdaten angesehen werden und der Empfänger wäre nicht in der Lage, die gültige Nutzdaten zu finden, so dass das Paket verpasst wird. Herkömmliche Lösungen für falsche Erkennungen erhöhen eine Erkennungsschwelle, was sich jedoch negativ auf die Erkennungsempfindlichkeit auswirkt.
Zusammenfassung der Erfindung
In einem Aspekt umfasst ein Empfänger: eine Eingangsschaltung, um ein Hochfrequenz (HF)-Eingangssignal in mindestens ein Frequenzsignal umzuwandeln; eine nichtlineare Schaltung, die mit der Eingangsschaltung gekoppelt ist, wobei die nichtlineare Schaltung mindestens ein geformtes Frequenzsignal aus dem mindestens einen Frequenzsignal gemäß mindestens einer nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugt; und einen Modulationssignaldetektor, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist, um ein Wahrscheinlichkeitssignal auf Basis des mindestens einen geformten Frequenzsignals auszugeben.
In einer Ausführungsform soll die nichtlineare Schaltung das mindestens eine geformte Frequenzsignal gemäß der mindestens einen nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugen, die mindestens eine Sinus-Näherungsfunktion oder eine Kosinus-Näherungsfunktion umfasst. Die nichtlineare Schaltung kann einen Wert des mindestens einen geformten Frequenzsignals gegen Null zwingen, falls ein Wert des mindestens einen Frequenzsignals einen Schwellenwert überschreitet. Der Modulationssignaldetektor umfasst mindestens einen Korrelator, bei dem es sich um einen Gleitkorrelator handeln kann. Der mindestens eine Korrelator korreliert das mindestens eine geformte Frequenzsignal mit einem oder mehreren erwarteten Präambel- oder Synchronisationswortmustern, um das Wahrscheinlichkeitssignal zu erzeugen.
In einer Ausführungsform umfasst der Empfänger ferner eine Zeiterkennungsschaltung, die mit dem mindestens einen Korrelator gekoppelt ist, um auf Basis des Wahrscheinlichkeitssignals mindestens ein Zeiterkennungssignal oder ein Zeitsignal zu erzeugen. Die Zeiterkennungsschaltung aktiviert das Zeiterkennungssignal als Antwort auf ein Wahrscheinlichkeitssignal, das eine Erkennungsschwelle überschreitet. Der Empfänger umfasst ferner einen Demodulator, der mit der Zeiterkennungsschaltung gekoppelt ist, wobei der Demodulator ein demoduliertes Signal auf Basis des mindestens einen geformten Frequenzsignals und des Zeiterkennungssignals oder des Zeitsignals erzeugt.
In einer Ausführungsform umfasst der Empfänger ferner einen Schätzer, um ein Frequenzversatz-Schätzsignals auf Basis des mindestens einen Frequenzsignals zu bestimmen. Die Eingangsschaltung kann einen numerisch gesteuerten Oszillator umfassen, wobei der Schätzer das Frequenzversatz-Schätzsignal dem numerisch gesteuerten Oszillator bereitstellt, um eine Aktualisierung eines Mischsignals zu bewirken, wobei das Mischsignal einem digitalen Mischer der Eingangsschaltung bereitgestellt wird. Der Empfänger kann außerdem eine Kompensationsschaltung umfassen, die mit dem Schätzer gekoppelt ist, um mindestens ein kompensiertes Frequenzsignal auf Basis des Frequenzversatz-Schätzsignals und des mindestens einen Frequenzsignals zu erzeugen. Die Kompensationsschaltung kann das mindestens eine kompensierte Frequenzsignal der nichtlinearen Schaltung bereitstellen, wobei die nichtlineare Schaltung das geformte Frequenzsignal auf Basis des mindestens einen kompensierten Frequenzsignals ausgibt.
In einem anderen Aspekt umfasst ein Verfahren: Empfangen eines Frequenzsignals, das einem HF-Eingangssignal entspricht, in einer nichtlinearen Schaltung, die mit einer HF-Eingangsschaltung gekoppelt ist; Formen des Frequenzsignals gemäß einer nichtlinearen Übertragungsfunktion in der nichtlinearen Schaltung; Bestimmen einer Erkennungswahrscheinlichkeit auf Basis des geformten Frequenzsignals und eines Synchronisationsmusters in einem Modulationssignaldetektor, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist; Vergleichen der Erkennungswahrscheinlichkeit mit einer Erkennungsschwelle, um ein Zeiterkennungssignal und/oder ein Zeitsignal zu bestimmen; und Demodulieren des geformten Frequenzsignals gemäß dem Zeiterkennungssignal und/oder dem Zeitsignal.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Schätzen eines Frequenzversatzes auf Basis des Frequenzsignals; und Kompensieren des Frequenzsignals auf Basis des geschätzten Frequenzversatzes, wobei das Empfangen des Frequenzsignals in der nichtlinearen Schaltung das Empfangen des kompensierten Frequenzsignals umfasst.
Das Verfahren umfasst ferner: das Schätzen eines Frequenzversatzes auf Basis des Frequenzsignals; und Steuern mindestens eines numerisch gesteuerten Oszillators der HF-Eingangsschaltung oder eines HF-Frequenzsynthesizers der HF-Eingangsschaltung zumindest teilweise auf Basis des geschätzten Frequenzversatzes. Das Verfahren kann auch das Formen des Frequenzsignals gemäß mindestens einer Sinusfunktion oder einer Kosinusfunktion umfassen.
In einem anderen Aspekt umfasst ein System einen Empfänger zum Empfangen eines HF-Signals, wobei der Empfänger Folgendes umfasst: eine HF-Eingangsschaltung, um das HF-Signal zu einem Frequenzsignal zu verarbeiten; eine mit der HF-Eingangsschaltung gekoppelte Schätzerschaltung, um ein Frequenzversatz-Schätzsignal auf Basis des Frequenzsignals zu bestimmen; eine mit der Schätzerschaltung gekoppelte Kompensationsschaltung, um ein kompensiertes Frequenzsignal auf Basis des Frequenzversatz-Schätzsignals und des Frequenzsignals zu erzeugen; eine nichtlineare Schaltung, die mit der HF-Eingangsschaltung gekoppelt ist, wobei die nichtlineare Schaltung ein geformtes Frequenzsignal aus dem kompensierten Frequenzsignal gemäß einer nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugt; einen Modulationssignaldetektor, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist, um ein Wahrscheinlichkeitssignal auf Basis des geformten Frequenzsignals auszugeben; und einen Demodulator, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist, um das geformte Frequenzsignal in ein demoduliertes Signal zu demodulieren, das zumindest teilweise auf dem Wahrscheinlichkeitssignal basiert. Das System kann außerdem einen Signalprozessor umfassen, der mit dem Empfänger gekoppelt ist, um das demodulierte Signal zu verarbeiten, um einen Nachrichteninhalt zu erhalten, und einen digitalen Prozessor, der mit dem Signalprozessor gekoppelt ist, um den Nachrichteninhalt zu verarbeiten.
In einem Beispiel soll die nichtlineare Schaltung das geformte Frequenzsignal gemäß der nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugen, die mindestens eine Sinus-Näherungsfunktion oder eine Kosinus-Näherungsfunktion umfasst. Die nichtlineare Schaltung kann konfiguriert sein, dass sie: falls das Frequenzsignal innerhalb eines Bereichs liegt, das Frequenzsignal als geformtes Frequenzsignal ausgibt; falls das Frequenzsignal den Bereich überschreitet, das Frequenzsignal proportional zu einem Betrag der Bereichsüberschreitung reduziert und das reduzierte Frequenzsignal als geformtes Frequenzsignal ausgibt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Empfängers gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Empfängers gemäß einer anderen Ausführungsform.
3A-3C sind graphische Darstellungen der nichtlinearen Schaltung in gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
5 ist ein Blockdiagramm einer repräsentativen integrierten Schaltung gemäß einer Ausführungsform.
6 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Empfänger konfiguriert, dass er eine verbesserte Synchronisation bereitstellt. Zu diesem Zweck können Ausführungsformen eine zusätzliche Verarbeitung eines eingehenden Signals durchführen, um Rauschen zu reduzieren. Auf diese Weise kann eine verbesserte Empfindlichkeit erreicht werden, da die Synchronisation leichter erkannt werden kann. Darüber hinaus können Ausführungsformen eine Verringerung falscher Erkennungen ermöglichen (z.B. falsch positive Ergebnisse, bei denen ein Synchronisationsmuster im Rauschen erkannt wird).
Die Ausführungsformen können ein eingehendes Signal mit einer nichtlinearen Funktion verarbeiten, die den Wert des Rauschens reduziert. Diese Verarbeitung kann in einem Signalverarbeitungspfad des Empfängers durchgeführt werden, bevor das eingehende Signal einem Detektor wie einem Korrelator bereitgestellt wird, der eine Korrelation mit dem eingehenden Signal durchführt. Die Ausführungsformen können außerdem einen Frequenzversatz aus dem eingehenden Signal identifizieren und (zumindest im Wesentlichen) entfernen, bevor die hier beschriebene nichtlineare Funktionsverarbeitung durchgeführt wird.
Im Allgemeinen kann ein Korrelator verwendet werden, um das Vorhandensein eines modulierten Signals zu erkennen. Dazu führt der Korrelator eine Kreuzkorrelation zwischen dem eingehenden Signal und einem bekannten Muster durch, z.B. einer Präambel eines Pakets, einem Synchronisationsabschnitt des Pakets oder einer Kombination aus mindestens einem Teil der Präambel und mindestens einem Teil des Synchronisationsabschnitts. Natürlich können auch andere bekannte Muster von einem Korrelator verwendet werden. Der Korrelator ermittelt einen Kreuzkorrelationswert. Auf Basis des Kreuzkorrelationswertes kann der Korrelator eine Wahrscheinlichkeit für die Signalerfassung bestimmen. Wenn der Kreuzkorrelationswert beispielsweise einen Schwellenwert überschreitet, kann ein Wahrscheinlichkeitssignal ausgegeben werden, das eine gültige Erkennung des bekannten Musters anzeigt und zur Bestimmung des Beginns der Nutzdaten verwendet werden kann.
Ein Korrelator kann angesichts von Rauschen einen relativ hohen Korrelationswert erzeugen, selbst falls das Signal kein gültiges Signal enthält. Solche hohen Korrelatorwerte im Rauschen lassen sich aus der Kreuzkorrelationsgleichung der Gleichung 1 verstehen: $C C_{i} = \sum_{k = 0}^{n} c_{k} x_{(1 + k)}$
wobei CC_i der Korrelationswert ist;
x_(i+k) sind die Eingangsabtastwerte des Korrelators, wie differenzierte Phasen- oder Frequenzbereichsabtastwerte (entsprechend einem Frequenzsignal); und
c_k sind die Koeffizienten eines Suchmusters.
Wie in Gleichung 1 gezeigt, kann die Amplitude der Eingangsabtastungen (x_(i+k)) einen direkten Einfluss auf den Korrelationswert haben. Große Rauschspitzen, wie sie durch Phasenklicks und Doubletten verursacht werden, könnten den Korrelationswert dominieren. So können beispielsweise nur wenige Rauschspitzen in der Reihe x_(i+k) den Korrelationswert erhöhen, falls die zugehörigen Koeffizienten (c_k) mit der Polarität übereinstimmen. Dies wiederum könnte zu einer falschen Erkennung führen, falls der Korrelationswert auf einen Wert angehoben wird, der eine Erkennungsschwelle überschreitet. Solche falschen Erkennungen lassen sich zwar durch eine Erhöhung der Erkennungsschwelle abmildern, aber um den Preis einer verminderten Erkennungsempfindlichkeit.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Auswirkung von Rauschen auf ein eingehendes Signal reduziert werden, insbesondere falls der Rauschanteil hohe Amplitudenwerte verursacht. Zu diesem Zweck kann ein eingehendes Signal mit einer nichtlinearen Verstärkungsschaltung mit nichtlinearer Übertragungsfunktion verarbeitet werden. Diese nichtlineare Verstärkungsschaltung kann konfiguriert sein, dass sie einen Rauschwert an ihrem Ausgang begrenzt oder reduziert, falls das Rauschen einen bestimmten Wert überschreitet.
In 1 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Empfängers gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 1 gezeigt, enthält der Empfänger 100 eine Eingangsschaltung 110, die konfiguriert ist, dass sie ein HF-Eingangssignal in ein niedrigeres Frequenzsignal umwandelt. In verschiedenen Implementierungen kann die Eingangsschaltung 110 das eingehende HF-Signal in ein niedrigeres Frequenzsignal, wie z.B. ein Zwischenfrequenz- (IF), Niedrig-ZF- oder Null-ZF- (ZIF) Signal, abwärts wandeln.
Wie in 1 dargestellt, wird ein HF-Eingangssignal, z.B. von einer Antenne 105, in die Eingangsschaltung 110 geleitet und durch einen rauscharmen Verstärker (LNA) 115 verstärkt. Nach der Verstärkung wird das HF-Eingangssignal einem Mischer 120 bereitgestellt, der das HF-Signal auf eine niedrigere Frequenz, z.B. ein bestimmtes ZF-Signal, herunterkonvertiert. Zu diesem Zweck ist ein HF-Frequenzsynthesizer 125 konfiguriert, dass er ein Mischsignal mit einer Mischfrequenz erzeugt, so dass der Mischer 120 das HF-Eingangssignal in ein gewünschtes Signal mit niedrigerer Frequenz abwärts umwandelt.
Wie in 1 dargestellt, stellt ein programmierbarer Verstärker (PGA) 130 eine programmierbare Verstärkung für das ZF-Signal bereit, das dann von einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 135 in eine digitale Form umgewandelt wird. Das resultierende digitalisierte Signal kann durch einen Dezimator (DEC) 140 in eine niedrigere Abtastrate umgewandelt werden. In anderen Implementierungen kann der DEC 140 optional sein, oder es kann eine andere Art der Dezimierung oder eine andere Abtastratenumwandlung erfolgen.
Als nächstes wird das digitale Signal durch einen digitalen Mischer 145, der von einem numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) 150 gesteuert wird, in ein Basisbandsignal umgewandelt. Ein Kanalfilter 155 ist konfiguriert, dass er das Basisbandsignal filtert, um Nachbarkanalstörungen zu entfernen. In einer Ausführungsform kann der Kanalfilter 155 programmierbar sein und in einer bestimmten Implementierung eine Mittenfrequenz von etwa 500 kHz und einen Durchlassbereich von etwa 1 MHz aufweisen. Das gefilterte digitalisierte Signal wird einem COordinate Rotation Digital Computer (CORDIC) 160 bereitgestellt, mit dem das gefilterte Basisbandsignal von einer kartesischen Darstellung in eine Phasendarstellung übertragen wird. Ein Phasendifferenzierer 165 ist konfiguriert, dass er das Frequenzsignal durch Differenzierung der Phase erhält. Es ist zu verstehen, dass es in anderen Ausführungsformen auch andere Möglichkeiten geben kann, das Frequenzsignal zu erzeugen. Zum Beispiel kann anstelle eines CORDIC und eines Differenzierers auch eine Frequenzdiskriminatorschaltung, ein Impulsdauerzähler, ein Foster-Seeley-Diskriminator oder ähnliches verwendet werden.
In einigen Implementierungen können mehrere Frequenzsignale durch Differenzierungsintervalle erhalten werden. Zum Beispiel kann ein 1-Bit-Differenzfrequenzsignal durch Subtraktion eines zweiten Phasenwertes von einem ersten Phasenwert erhalten werden, wobei die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Phasenwert und dem zweiten Phasenwert eine 1-Bit-Periode ist. Ein 2-Bit-Differenzfrequenzsignal kann durch Subtraktion eines dritten Phasenwertes vom ersten Phasenwert erhalten werden, wobei die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Phasenwert und dem dritten Phasenwert eine 2-Bit-Periode beträgt, usw.
Es ist zu beachten, dass das in der Eingangsschaltung 110 abgeleitete Frequenzsignal zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt wird, die im Allgemeinen von digitalen Verarbeitungsschaltungen durchgeführt wird (siehe 1). Wie dargestellt, kann das Frequenzsignal einem Frequenzversatz-Schätzer (FOE) 175 bereitgestellt werden, um einen Frequenzversatz zu bestimmen. In einer Ausführungsform kann der FOE 175 konfiguriert sein, dass er das Frequenzsignal über mehrere Bit-Perioden mittelt, um Rauschen und Modulationen auszugleichen. Im Gegenzug kann eine Summierschaltung 170 konfiguriert werden, dass sie den von FOE 175 bereitgestellten Frequenzversatz entfernt. Genauer gesagt, wird der geschätzte Frequenzversatz vom Frequenzsignal subtrahiert, um ein kompensiertes Frequenzsignal zu erhalten.
Wie in 1 weiter gezeigt, ist eine nichtlineare Schaltung 180 konfiguriert, dass sie dieses kompensierte Frequenzsignal weiter verarbeitet, indem sie das Signal auf eine nichtlineare Funktion anwendet, um den Rauschanteil im kompensierten Frequenzsignal zu verringern und ein geformtes Frequenzsignal auszugeben. Es ist zu beachten, dass die nichtlineare Schaltung 180 in einer bestimmten Ausführungsform als nichtlineare Verstärkerschaltung implementiert sein kann, die keine Verzögerungszellen verwendet und keinen Speicher benötigt. In einigen Implementierungen kann die nichtlineare Schaltung 180 konfiguriert sein, dass sie die Nichtlinearität mit einfacher Sättigung anwendet, und sie kann unter Verwendung von Registertransferlogik (RTL) implementiert werden.
Die nichtlineare Schaltung 180 kann umgangen werden, falls ein Frequenzversatz am Eingang des Sinusformers vorliegt, z.B. falls der Frequenzversatz als Teil eines Detektors/Korrelators korreliert wird. In einer solchen Ausführungsform kann ein Speicher verwendet werden, um denselben Satz von Abtastwerten (wie bei der Schätzung des Frequenzversatzes) wiederzugeben und den Frequenzversatz zu kompensieren, bevor die Abtastwerte von der nichtlinearen Schaltung 180 verarbeitet werden.
Das nichtlineare Ausgangssignal der nichtlinearen Schaltung 180, nämlich das geformte Frequenzsignal, wird sowohl einem Demodulator 195 als auch einem Korrelator 185 bereitgestellt, siehe 1. Der Korrelator 185 ist konfiguriert, dass er eine Kreuzkorrelation durchführt und auf Basis eines Korrelationspeaks ein Wahrscheinlichkeitssignal ausgibt, das einen Vertrauenswert der Signalerfassung angibt. In einer Ausführungsform kann dieses Wahrscheinlichkeitssignal ein „weicher“ Wert sein, z.B. ein 6-Bit-Wert (entweder vorzeichenbehaftet oder absolut, je nach Implementierung).
In einer Ausführungsform kann der Korrelator 185 als Gleitkorrelator implementiert sein. Für ein bestimmtes drahtloses Protokoll besteht eine Präambel normalerweise aus mehreren sich wiederholenden modulierten Präambelmustern. In einer Wi-SUN-Implementierung kann ein FSK-PHY (Frequency Shift Keying) zum Beispiel ein FSK-moduliertes Präambelmuster von „01“ verwenden, das 32 Mal wiederholt wird. Bei einer Zigbee-Implementierung kann ein Orthogonal Quadrature Phase Shift Keying (O-QPSK) PHY ein moduliertes Präambelmuster von 32 Chips verwenden, das 8-mal wiederholt wird.
Der Korrelator 185 kann konfiguriert sein, dass er solche Präambelmuster verwendet, um das Timing, z.B. die Symbolgrenzen, zu finden, so dass die Symbole im Paket demoduliert werden können. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Korrelator 185 mit einer Überabtastungsrate (OSR) arbeiten, d.h. es werden mehrere Abtastungen pro Symbol verwendet. Auf diese Weise ist es möglich, mehrere Phasen des empfangenen Signals mit der erwarteten Präambelsequenz zu korrelieren. Durch die Berücksichtigung mehrerer Phasen kann der Empfänger eine Phase auswählen, die der Grenze des empfangenen Symbols am nächsten liegt, d.h. er kann das Timing erkennen.
Bei niedrigen Werten kann das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) unzureichend sein, um das Timing korrekt zu erkennen. Die Erkennungsleistung kann durch eine Erhöhung der Länge des Korrelators verbessert werden. Zu diesem Zweck erstreckt sich die Länge des Korrelators in der Regel über mehrere modulierte Präambelmuster und kann zwischen 8 und 64 Chips oder Symbole umfassen.
In einer Ausführungsform eines Korrelators oder einer anderen Detektorimplementierung wird eine bestimmte Schaltungsanordnung für jede Erkennungsphase kopiert. Ohne eine Ausführungsform werden Rauschspitzen, die sich durch eine Verzögerungskette im Korrelator ausbreiten, summiert, was zu erhöhtem Rauschen am Ausgang des Korrelators führt. Bei dieser Anordnung wird die Erkennungsschwelle typischerweise so hoch angesetzt, dass die Falscherkennungsrate auf einen akzeptablen Wert reduziert wird.
Bei Ausführungsformen, die dem Korrelator ein geformtes Frequenzsignal bereitstellen, kann der Wert der Rauschspitzen reduziert werden. Dies ermöglicht einen niedrigeren Wert für die Erkennungsschwelle mit einer gewünschten Falscherkennungsrate. In einer Beispielimplementierung kann eine Erkennungsschwelle (die einer Zeiterkennungsschaltung 190 bereitgestellt wird) um bis zu 25% reduziert werden, was die Erkennungsempfindlichkeit um etwa 1 dB verbessern kann. Die Zeiterkennung könnte ausgelöst werden, falls das Wahrscheinlichkeitssignal die Erkennungsschwelle überschreitet. Um näher an die Symbolgrenzen heranzukommen, könnte die Zeiterkennungsschaltung 190 nach einem Maximum im Wahrscheinlichkeitssignal suchen, einschließlich einiger zusätzlicher Wahrscheinlichkeitssignalabtastungen, nachdem das Zeiterkennungssignal ausgelöst wurde. In einigen Ausführungsformen kann der exakte Wert der Erkennungsschwelle erhalten werden, indem dieser so lange reduziert wird, bis die Falscherkennungsrate einen noch akzeptablen Wert erreicht. Zum Beispiel kann dieser Wert weniger als ungefähr 10 Fehlerkennungen pro 1.000.000 Korrelationsfenster betragen. Diese Zeitspanne kann durch Zählen der Erkennungen während des Empfangs von Rauschen für eine Dauer von 1.000.000 Korrelationsfenstern gemessen werden.
Auf Basis des Wahrscheinlichkeitssignals ist die Zeiterkennungsschaltung 190 konfiguriert, dass sie ein Zeitsignal des empfangenen Signals identifiziert. Insbesondere kann die Zeiterkennungsschaltung 190 ein Zeiterkennungssignal ausgeben, das aktiviert wird, falls das Wahrscheinlichkeitssignal eine Erkennungsschwelle überschreitet. Der Demodulator 195 wiederum kann das geformte Frequenzsignal demodulieren, um auf Basis des Zeiterkennungssignals ein demoduliertes Signal mit Nachrichteninhalten zu erhalten. Die Zeiterkennungsschaltung 190 kann auch ein Zeitsignal (nicht dargestellt) bereitstellen, das den Zeitpunkt oder den Abtastzeitpunkt der Aktivierung des Zeitsignals oder den Höchstwert des Wahrscheinlichkeitssignals angibt. Dieses Zeitsignal kann vom Demodulator 195 genutzt werden, um Abtastwerte zu verwenden, die einer optimalen Erkennungsempfindlichkeit entsprechen. Der Demodulator 195 könnte das Zeitsignal auch verwenden, um bestimmte Abtastwerte aus dem Speicher abzurufen (nicht gezeigt), um das Frequenzsignal zu demodulieren, bevor das Zeiterkennungssignal aktiviert wurde. Dies könnte zur Demodulation des Synchronisationsmusters verwendet werden, wie es der Korrelator 185 verwendet, und zur Überprüfung der Korrektheit, so dass falsche Erkennungen in der Zeiterkennungsschaltung 190 erkannt werden können. Falls eine falsche Erkennung festgestellt wird, kann die Demodulation abgebrochen werden und der Korrelator 185 und die Zeiterkennungsschaltung 190 können weiter nach einem gültigen Signal suchen.
Obwohl 1 auf einem hohen Level dargestellt ist, sind viele Variationen und Alternativen möglich. Zum Beispiel kann anstelle eines Korrelators auch eine andere Art von Modulationssignaldetektor vorhanden sein. Zum Beispiel kann in einer anderen Implementierung anstelle eines Korrelators eine Kostenfunktions-Engine (CFE) vorhanden sein, um ein gültiges Signal innerhalb des geformten Frequenzsignals zu erkennen. Ein Beispiel für eine CFE, die verwendet werden kann, ist im U.S. Patent Nr. 10,172,105 offenbart, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird. Es ist zu beachten, dass ein Korrelator nach einem Korrelationspeak suchen kann, während ein CFE nach einem Kostensenkung suchen kann.
In anderen Ausführungsformen kann eine andere Kopplung der Schätzungen des Frequenzversatzes erfolgen. In 2 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Empfängers gemäß einer anderen Ausführungsform dargestellt. Wie in 2 gezeigt, kann der Empfänger 100' in vielerlei Hinsicht genau so konfiguriert sein wie der Empfänger 100 in 1 (und daher wird das gleiche Nummerierungsschema verwendet). In 2 findet die Kompensation für eine Frequenzversatzbestimmung jedoch in der Eingangsschaltung 110 statt. Im Detail, wie in 2 gezeigt, bestimmt FOE 175 in dieser Implementierung einen Frequenzversatz und erzeugt ein frequenzkompensiertes Schätzsignal, das es dem NCO 150 bereitstellt, anstatt diesen Wert über die Summierschaltung 170 wie in 1 an die nichtlineare Schaltung 180 zu liefern.
Diese Anordnung kann den Vorteil haben, dass das niederfrequente Signal am Eingang des Kanalfilters 155 nun in Bezug auf die Mittenfrequenz des Kanalfilters zentriert werden kann. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Frequenzversatz am Eingang des Kanalfilters 155 nicht kompensiert, so dass der Kanalfilter 155 einen Teil des gewünschten Signals herausfiltern kann, was sich negativ auf die Empfangsleistung auswirken wird. Ein Kompromiss in der Ausführungsform von 2 besteht jedoch darin, dass die Kompensation des Frequenzversatzes durch die Laufzeit verzögert wird, die durch die von Kanalfilter 155, CORDIC-Engine 160, Phasendifferenzierer 165, FOE 175 und digitalem Mischer 145 gebildete Schleife entsteht. In anderen Aspekten ist der Empfänger 100' genau so konfiguriert und arbeitet genauso wie der Empfänger 100 von 1.
Es ist zu beachten, dass in noch anderen Implementierungen ein Frequenzversatz-Schätzer für andere Teile eines Signalverarbeitungspfads bereitgestellt werden kann. Zum Beispiel, obwohl nicht in 1 oder 2 nicht dargestellt ist, kann in einer anderen Ausführungsform FOE 175 dem Frequenzsynthesizer 125 eine Schätzung des Frequenzversatzes bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann eine konfigurierbare Steuerung des Ziels des Frequenzversatzes realisiert werden. In einer Implementierung kann ein Multiplexer oder eine andere Auswahlschaltung mit einem Ausgang des FOE 175 verbunden werden. Der Multiplexer kann wiederum programmierbar gesteuert werden, um den Frequenzversatz für ein bestimmtes Ziel bereitzustellen. Eine solche Steuerung kann auf Basis der Konfigurationseinstellungen des Empfängers erfolgen, die z.B. von einem Entwickler eines Systems mit dem Empfänger festgelegt wurden.
3A zeigt eine grafische Darstellung einer nichtlinearen Übertragungsfunktion gemäß einer Ausführungsform. Wie in Figur 300 gezeigt, ist die Übertragungsfunktion 310 insofern nichtlinear, als die Phase eines Eingangssignals sich in einem Bereich von -π/2 bis π/2 ändert und der Ausgang eine lineare Beziehung zum Eingang aufweist. Wenn jedoch die Amplitude des Eingangssignals -π/2 oder π/2 überschreitet, wird der Ausgang proportional reduziert. Es ist zu beachten, dass die Funktion 310 zwar lineare Anteile enthält, aber über den gesamten Bereich der Phasenänderung von -π bis π eine nichtlineare Funktion realisiert wird. Während diese spezielle Übertragungsfunktion zur Veranschaulichung gezeigt wird, können natürlich auch andere nichtlineare Funktionen in anderen Implementierungen verwendet werden.
3B zeigt eine grafische Darstellung 320 eines Eingangssignals 330 (d.h. eines Frequenzsignals, das von einer Eingangsschaltung ausgegeben werden kann), das einer nichtlinearen Schaltung bereitgestellt wird. Dieses Eingangssignal enthält Rauschen in Form eines Phasenklicks. 3C zeigt eine grafische Darstellung 350 eines Ausgangssignals 360 an einem Ausgang der nichtlinearen Schaltung. Wie gezeigt, wurde im Ausgangssignal 360 das Phasenrauschen unterdrückt. Natürlich können auch andere Kompensationsmuster zur Minimierung hoher Amplitudenwerte in anderen Ausführungsformen auftreten. Mit einer Konfiguration einer nichtlinearen Schaltung können Ausführungsformen also die Auswirkungen von Rauschen auf ein Frequenzsignal reduzieren, indem sie einen Rauschwert begrenzen oder reduzieren, falls dieser Rauschwert einen bestimmten Wert überschreitet.
Tabelle 1 zeigt ein Beispiel für den Pseudocode einer nichtlinearen Schaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. In Tabelle 1 ist eine nichtlineare Funktion als Sinus-Näherungsfunktion dargestellt, die in Register-Transfer-Level-Logik (RTL) implementiert werden kann. TABELLE 1

IF (IN ≥ -π/2 und IN ≤ π/2) THEN

OUT = IN

ELSE (IN > π/2) THEN

OUT = π - IN

ELSE (IN < - π/2) DANN

OUT = - π - IN

ENDIF
Im Pseudocode von Tabelle 1 ist „IN“ ein Eingangssignal (z.B. eine Frequenz) und „OUT“ ein Ausgangssignal der nichtlinearen Schaltung (hier als Approximation eines Sinusformers implementiert). In einer anderen Ausführungsform kann ein Former als eine Sättigungsfunktion konfiguriert werden, bei der die Amplituden am Ausgang der nichtlinearen Funktion zwischen -π/2 und π/2 begrenzt sind.
In 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 4 gezeigt, ist das Verfahren 400 ein Verfahren zur Durchführung einer Signaldetektion in einem Empfänger. Als solches kann das Verfahren 400 von einer Hardware-Schaltung eines Empfängers durchgeführt werden, die eine nichtlineare Schaltung gemäß einer Ausführungsform enthält. Das Verfahren 400 kann zumindest teilweise mit Hilfe von Hardware-Schaltkreisen des Empfängers, einschließlich Signalverarbeitungsschaltkreisen, durchgeführt werden. In einigen Fällen kann das Verfahren 400 außerdem mit Hilfe von Firmware und/oder Software durchgeführt werden, die auf solchen Signalverarbeitungsschaltungen ausgeführt wird.
Wie gezeigt, beginnt Verfahren 400 mit dem Empfang eines Frequenzsignals in einer nichtlinearen Schaltung, die mit einer HF-Eingangsschaltung gekoppelt ist (Block 410). Dieses Frequenzsignal kann ein differenziertes Phasensignal oder ein Phasensignal sein, das von einer HF-Eingangsschaltung bei der Verarbeitung eines HF-Eingangssignals ausgegeben wird. Im nächsten Schritt (Block 420) wird das Frequenzsignal (das dem HF-Eingangssignal entspricht) in der nichtlinearen Schaltung geformt. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die nichtlineare Schaltung das Frequenzsignal gemäß einer nichtlinearen Übertragungsfunktion (z.B. einer Sinus- und/oder Cosinusformungs- oder Sättigungsfunktion (oder einer Kombination davon)) formen.
In Block 430 wird das geformte Frequenzsignal einem mit der nichtlinearen Schaltung verbundenen Detektor bereitgestellt, der auf Basis des geformten Frequenzsignals und eines Synchronisationsmusters eine Erkennungswahrscheinlichkeit erzeugt (Block 440). Wie oben beschrieben, kann dieser Detektor in einer Ausführungsform als Korrelator implementiert werden, der eine Korrelation zwischen dem Frequenzsignal und dem Synchronisationsmuster durchführt, das zumindest ein Teil einer Präambel oder eines Synchronisationsmusters eines Pakets (oder einer Kombination davon) sein kann, um ein Korrelationsergebnis zu erzeugen, das als Hinweis auf die Wahrscheinlichkeit der Paketerfassung dient.
In Block 450 kann dann diese Erkennungswahrscheinlichkeit (z.B. ein Wahrscheinlichkeitssignal) verarbeitet werden (z.B. in einer Zeiterkennungsschaltung), um ein Zeiterkennungssignal unter Verwendung einer Erkennungsschwelle zu bestimmen. In einer Ausführungsform könnte das Wahrscheinlichkeitssignal mit der Erkennungsschwelle verglichen werden und das Zeiterkennungssignal wird aktiviert, falls das Wahrscheinlichkeitssignal die Erkennungsschwelle überschreitet. Es ist zu beachten, dass diese Erkennungsschwelle in einigen Ausführungsformen auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt werden kann, um die Empfindlichkeit des Empfängers zu verbessern. In einer anderen Ausführungsform werden nach dem Überschreiten der Erkennungsschwelle mehrere zusätzliche Proben verarbeitet, um die Probe mit einem maximalen Wahrscheinlichkeitswert zu finden. Dies kann die zeitliche Präzision bei der Erkennung von Symbolgrenzen verbessern, was wiederum zu einer höheren Demodulationsempfindlichkeit beitragen kann. Im Block 460 schließlich wird das geformte Frequenzsignal entsprechend dem Zeiterkennungssignal demoduliert, um ein demoduliertes Signal zu erhalten, das in einer Signalverarbeitungsschaltung weiterverarbeitet werden kann. Es ist zu verstehen, dass diese verarbeiteten Informationen, z. B. in Form von Nachrichteninhalten, einem digitalen Prozessor (z. B. einem IoT-Gerät) bereitgestellt werden können, der auf Basis des Nachrichteninhalts eine Operation durchführt oder eine Aktion auslöst. Obwohl 4 auf einem hohen Level dargestellt ist, sind viele Variationen und Alternativen möglich.
Ausführungsformen können in vielen verschiedenen Umgebungen implementiert werden. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer repräsentativen integrierten Schaltung 500, die konfiguriert werden kann, dass sie den Wert des Rauschens in eingehenden Signalen wie hier beschrieben reduziert. In der in 5 gezeigten Ausführungsform kann die integrierte Schaltung 500 z.B. ein Mikrocontroller mit einem drahtlosen Transceiver sein, der nach einem oder mehreren drahtlosen Protokollen (z.B. WLAN-OFDM, WLAN-DSSS, Bluetooth, u.a.) arbeiten kann, oder ein anderes Gerät, das in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, wie z.B. Erfassen, Messen, Überwachen, eingebettete Anwendungen, Kommunikation, Anwendungen und so weiter, und das insbesondere für den Einsatz in einem IoT-Gerät geeignet sein kann.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst der integrierte Schaltkreis 500 ein Speichersystem 510, das in einer Ausführungsform einen nichtflüchtigen Speicher wie einen Flash-Speicher und einen flüchtigen Speicher wie RAM umfassen kann. In einer Ausführungsform kann dieser nichtflüchtige Speicher als nichttransitorisches Speichermedium implementiert sein, das Befehle und Daten speichern kann. Ein solcher nichtflüchtiger Speicher kann Anweisungen speichern, einschließlich Anweisungen zur Verarbeitung eines eingehenden Signals, um das Rauschen unter Verwendung einer nichtlinearen Funktion gemäß einer Ausführungsform zu reduzieren.
Das Speichersystem 510 ist über einen Bus 550 mit einem digitalen Kern 520 verbunden, der einen oder mehrere Kerne und/oder Mikrocontroller umfassen kann, die als Hauptverarbeitungseinheit der integrierten Schaltung fungieren. Der digitale Kern 520 wiederum kann mit Taktgeneratoren 530 gekoppelt sein, die einen oder mehrere Phasenregelkreise oder andere Taktgeneratorschaltungen bereitstellen können, um verschiedene Takte zur Verwendung durch die Schaltkreise des ICs zu erzeugen.
Wie weiter dargestellt, enthält der IC 500 außerdem eine Leistungsschaltung 540, die einen oder mehrere Spannungsregler umfassen kann. Zusätzliche Schaltkreise können je nach Implementierung optional vorhanden sein, um verschiedene Funktionen und Interaktionen mit externen Geräten bereitzustellen. Solche Schaltungen können Schnittstellenschaltungen 560 umfassen, die eine Schnittstelle zu verschiedenen Geräten außerhalb des Chips bereitstellen können, Sensorschaltungen 570, die verschiedene On-Chip-Sensoren einschließlich digitaler und analoger Sensoren umfassen können, um gewünschte Signale zu erfassen, z.B. für eine Messanwendung oder so weiter.
Wie in 5 gezeigt, kann außerdem eine Transceiver-Schaltung 580 bereitgestellt werden, um die Übertragung und den Empfang von drahtlosen Signalen zu ermöglichen, z.B. gemäß einem oder mehreren lokalen oder weiträumigen drahtlosen Kommunikationsschemata, wie Zigbee, Bluetooth, IEEE 802.11, IEEE 802.15.4, zellulare Kommunikation oder so weiter. Wie gezeigt, enthält die Transceiver-Schaltung 580 eine nichtlineare Schaltung 585, die das Rauschen wie hier beschrieben reduzieren kann. Es ist tu verstehen, dass trotz dieser Darstellung auf einem hohen Level viele Variationen und Alternativen möglich sind.
Es ist zu beachten, dass ICs, wie sie hier beschrieben sind, in einer Vielzahl verschiedener Geräte, wie z.B. einem IoT-Gerät, implementiert werden können. Bei diesem IoT-Gerät kann es sich, um zwei Beispiele zu nennen, um eine intelligente Glühbirne eines Heim- oder Industrieautomatisierungsnetzwerks oder um einen intelligenten Stromzähler zur Verwendung in einem intelligenten Versorgungsnetzwerk handeln, z.B. einem Mesh-Netzwerk, in dem die Kommunikation gemäß einer IEEE 802.15.4-Spezifikation oder einem anderen derartigen drahtlosen Protokoll erfolgt.
In 6 ist ein Diagramm auf einem hohen Level eines Netzwerks in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 6 dargestellt, umfasst ein Netzwerk 600 eine Vielzahl von Geräten, einschließlich intelligenter Geräte wie loT-Geräte, Router und Ferndienstanbieter. In der Ausführungsform von 6 kann ein Mesh-Netzwerk 605 vorhanden sein, z.B. in einem Gebäude mit mehreren loT-Geräten 6100-n. Solche loT-Geräte können Transceiver mit nichtlinearen Schaltkreisen, wie hier beschrieben, umfassen. Wie dargestellt, ist mindestens ein IoT-Gerät 610 mit einem Router 630 verbunden, der seinerseits über ein Weitverkehrsnetz 650, z.B. das Internet, mit einem entfernten Dienstanbieter 660 kommuniziert. In einer Ausführungsform kann der entfernte Dienstanbieter 660 ein Backend-Server eines Versorgungsunternehmens sein, der die Kommunikation mit den loT-Geräten 610 übernimmt. Es ist zu verstehen, obwohl in der Ausführungsform von 6 auf einem hohen Level gezeigt ist, dass viele Variationen und Alternativen möglich sind.
Während die vorliegende Offenbarung in Bezug auf eine begrenzte Anzahl von Implementierungen beschrieben wurde, werden Fachleute, die über die Vorteile dieser Offenbarung verfügen, zahlreiche Modifikationen und Variationen davon zu schätzen wissen. Es ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Variationen abdecken.

Claims

Empfänger, umfassend: eine Eingangsschaltung, um ein Hochfrequenz (HF)-Eingangssignals in mindestens ein Frequenzsignal umzuwandeln; eine nichtlineare Schaltung, die mit der Eingangsschaltung gekoppelt ist, wobei die nichtlineare Schaltung mindestens ein geformtes Frequenzsignal aus dem mindestens einen Frequenzsignal gemäß mindestens einer nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugt; und einen Modulationssignaldetektor, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist, um ein Wahrscheinlichkeitssignal auf Basis des mindestens einen geformten Frequenzsignals auszugeben.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei die nichtlineare Schaltung das mindestens eine geformte Frequenzsignal gemäß der mindestens einen nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugt, die mindestens eine Sinus-Näherungsfunktion oder eine Kosinus-Näherungsfunktion umfasst.
Empfänger nach Anspruch 2, wobei die nichtlineare Schaltung einen Wert des mindestens einen geformten Frequenzsignals gegen Null zwingt, falls ein Wert des mindestens einen Frequenzsignals einen Schwellenwert überschreitet.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Modulationssignaldetektor mindestens einen Korrelator umfasst.
Empfänger nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Korrelator einen Gleitkorrelator umfasst.
Empfänger nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Korrelator das mindestens eine geformte Frequenzsignal mit einem oder mehreren erwarteten Präambel- oder Synchronisationswortmustern korreliert, um das Wahrscheinlichkeitssignal zu erzeugen.
Empfänger nach Anspruch 6 umfasst ferner eine Zeiterkennungsschaltung, die mit dem mindestens einen Korrelator gekoppelt ist, um auf Basis des Wahrscheinlichkeitssignals mindestens ein Zeiterkennungssignal oder ein Zeitsignal zu erzeugen.
Empfänger nach Anspruch 7, wobei die Zeiterkennungsschaltung das Zeiterkennungssignal in Antwort auf ein Wahrscheinlichkeitssignal aktiviert, das eine Erkennungsschwelle überschreitet.
Empfänger nach Anspruch 8 umfasst ferner einen Demodulator, der mit der Zeiterkennungsschaltung gekoppelt ist, wobei der Demodulator ein demoduliertes Signal auf Basis des mindestens einen geformten Frequenzsignals und des Zeiterkennungssignals und/oder des Zeitsignals erzeugt.
Empfänger nach Anspruch 1 umfasst ferner einen Schätzer, um ein Frequenzversatz-Schätzsignals auf Basis des mindestens einen Frequenzsignals zu bestimmen.
Empfänger nach Anspruch 10, wobei die Eingangsschaltung einen numerisch gesteuerten Oszillator umfasst, wobei der Schätzer das Frequenzversatz-Schätzsignal dem numerisch gesteuerten Oszillator bereitstellt, um eine Aktualisierung eines Mischsignals zu bewirken, wobei das Mischsignal einem digitalen Mischer der Eingangsschaltung bereitgestellt wird.
Empfänger nach Anspruch 10 umfasst ferner eine Kompensationsschaltung, die mit dem Schätzer gekoppelt ist, um mindestens ein kompensiertes Frequenzsignal auf Basis des Frequenzversatz-Schätzsignals und des mindestens einen Frequenzsignals zu erzeugen.
Empfänger nach Anspruch 12, wobei die Kompensationsschaltung das mindestens eine kompensierte Frequenzsignal der nichtlinearen Schaltung bereitstellt, wobei die nichtlineare Schaltung das geformte Frequenzsignal auf Basis des mindestens einen kompensierten Frequenzsignals ausgibt.
Verfahren, das umfasst: Empfangen eines Frequenzsignals, das einem HF-Eingangssignal entspricht, in einer nichtlinearen Schaltung, die mit einer HF-Eingangsschaltung gekoppelt ist; Formen des Frequenzsignals in der nichtlinearen Schaltung gemäß einer nichtlinearen Übertragungsfunktion; Bestimmen einer Erkennungswahrscheinlichkeit auf Basis des geformten Frequenzsignals und eines Synchronisationsmusters in einem Modulationssignaldetektor, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist; Vergleichen der Erkennungswahrscheinlichkeit mit einer Erkennungsschwelle, um mindestens ein Zeiterkennungssignal oder ein Zeitsignal zu bestimmen; und Demodulieren des geformten Frequenzsignals gemäß mindestens einem von dem Zeiterkennungssignal oder dem Zeitsignal.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst: Schätzen eines Frequenzversatzes auf Basis des Frequenzsignals; und Kompensieren des Frequenzsignals auf Basis des geschätzten Frequenzversatzes, wobei das Empfangen des Frequenzsignals in der nichtlinearen Schaltung ein Empfangen des kompensierten Frequenzsignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst: das Schätzen eines Frequenzversatzes auf Basis des Frequenzsignals; und Steuern eines numerisch gesteuerten Oszillators der Eingangsschaltung oder eines HF-Frequenzsynthesizers der Eingangsschaltung zumindest teilweise auf Basis des geschätzten Frequenzversatzes.
Verfahren nach Anspruch 14 umfasst ferner das Formen des Frequenzsignals gemäß mindestens einer Sinusfunktion oder einer Kosinusfunktion.
System umfassend: einen Empfänger zum Empfangen eines Hochfrequenz (HF)-Signals, wobei der Empfänger umfasst: eine HF-Eingangsschaltung zur Verarbeitung des HF-Signals in ein Frequenzsignal; einen Schätzer, der mit der HF-Eingangsschaltung gekoppelt ist, um ein Frequenzversatz-Schätzsignal auf Basis des Frequenzsignals zu bestimmen; eine Kompensationsschaltung, die mit dem Schätzer gekoppelt ist, um ein kompensiertes Frequenzsignal auf Basis des Frequenzversatz-Schätzsignals und des Frequenzsignals zu erzeugen; eine nichtlineare Schaltung, die mit der HF-Eingangsschaltung gekoppelt ist, wobei die nichtlineare Schaltung ein geformtes Frequenzsignal aus dem kompensierten Frequenzsignal gemäß einer nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugt; einen Modulationssignaldetektor, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist, um ein Wahrscheinlichkeitssignal auf Basis des geformten Frequenzsignals auszugeben; und einen Demodulator, der mit der nichtlinearen Schaltung gekoppelt ist, um das geformte Frequenzsignal in ein demoduliertes Signal zu demodulieren, das zumindest teilweise auf dem Wahrscheinlichkeitssignal basiert; einen Signalprozessor, der mit dem Empfänger gekoppelt ist, um das demodulierte Signal zu verarbeiten, um den Nachrichteninhalt zu erhalten; und einen digitalen Prozessor, der mit dem Signalprozessor verbunden ist, um den Nachrichteninhalt zu verarbeiten.
System nach Anspruch 18, wobei die nichtlineare Schaltung das geformte Frequenzsignal gemäß der nichtlinearen Übertragungsfunktion erzeugt, die mindestens eine Sinus-Näherungsfunktion oder eine Kosinus-Näherungsfunktion umfasst.
System nach Anspruch 18, wobei die nichtlineare Schaltung: das Frequenzsignal als geformtes Frequenzsignal ausgibt, falls das Frequenzsignal innerhalb eines Bereichs liegt; und das Frequenzsignal proportional zu einem Ausmaß einer Überschreitung des Bereichs reduziert und das reduzierte Frequenzsignal als geformtes Frequenzsignal ausgibt, falls das Frequenzsignal den Bereich überschreitet.