藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，前向均衡器FFE經(jīng)加法器與判決器相連，判決器的輸出端連接后向均衡器FBE，誤差產(chǎn)生器的輸入端與判決器的輸入端和輸出端相連，誤差產(chǎn)生器的輸出端與第一抽頭系數(shù)更新器的輸入端和第二抽頭系數(shù)更新器的輸入端相連，第一抽頭系數(shù)更新器的輸出端連接前向均衡器FFE，第二抽頭系數(shù)更新器的輸出端連接后向均衡器FBE，后向均衡器FBE的輸出端與加法器相連。在消除ISI和容忍符號(hào)定時(shí)相位誤差方面做出了優(yōu)化和改善，使用符號(hào)間隔的判決反饋均衡器來消除發(fā)端引入的確知碼間干擾，有利于BT4.0LE信號(hào)接收端減小PER，提高接收機(jī)的穩(wěn)定性。
【專利說明】藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，屬于無線局域網(wǎng)傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]2009 年 12 月，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth Special Interest Group, SIG)首度先行推出藍(lán)牙4.0版本，并在2010年底，于西雅圖正式公布藍(lán)牙核心規(guī)格4.0版本的相關(guān)數(shù)據(jù)，藍(lán)牙4.0版本將過去三種藍(lán)牙規(guī)格包括傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、藍(lán)牙低功耗技術(shù)及藍(lán)牙高速技術(shù)等三種規(guī)格合而為一。
[0003]低功耗技術(shù)可說是藍(lán)牙4.0版本的重大突破，具備超低峰值(Peak)、平均值與待機(jī)功耗，透過標(biāo)準(zhǔn)鈕扣電池足以使用數(shù)年，支持多種設(shè)備之間的兼容性，并加強(qiáng)射程。支持很短的數(shù)據(jù)封包，8octet至27octet,其傳輸速度高達(dá)1Mbps。藍(lán)牙低功耗技術(shù)和其他版本的藍(lán)牙技術(shù)一樣都是使用自適應(yīng)跳頻，以盡量減少2.4GHz ISM波段其他技術(shù)的干擾。藍(lán)牙低功耗設(shè)計(jì)主要提供3種應(yīng)用方案:獨(dú)立運(yùn)作模式(Stand-alone)、雙模工作模式(DualMode)及整合模式。在雙模應(yīng)用中，藍(lán)牙低功耗的功能會(huì)整合至現(xiàn)有的傳統(tǒng)藍(lán)牙控制器中，共享傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)既有的射頻和功能，相較于傳統(tǒng)的藍(lán)牙技術(shù)增加的成本更小。除此之外，制造商可利用升級(jí)版藍(lán)牙低功耗技術(shù)的堆棧，整合目前的藍(lán)牙3.0高速版本、或2.1+EDR等傳統(tǒng)藍(lán)牙芯片組，增進(jìn)傳統(tǒng)藍(lán)牙裝置的新效能。另外，低功耗的獨(dú)立運(yùn)作芯片組則是一個(gè)高度集成的裝置，具備輕量的鏈路層(Link Layer)，能在最低成本的前提下，支持低功耗的待機(jī)模式、簡(jiǎn)易的裝置發(fā)現(xiàn)、可靠的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸、安全的加密連結(jié)等；位于上述控制器中的鏈路層，適用于網(wǎng)絡(luò)連接傳感器，并確保在無線傳輸中，皆能通過藍(lán)牙低功耗傳輸。
[0004]BT4.0LE (藍(lán)牙4.0低功耗技術(shù))中物理層使用h=0.5的GFSK為其調(diào)制方式，并結(jié)合自適應(yīng)跳頻技術(shù)(AFH)使其在40個(gè)可能的頻道上隨機(jī)跳頻。其幀結(jié)構(gòu)具有一般通信技術(shù)中物理層幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，幀由一個(gè)8bit的前導(dǎo)碼(Preamble)為起始，后面緊跟著32bit的接入地址(Access Address),之后是 PDU 和 CRC 字節(jié)。Preamble 和 Access Address 在傳輸過程中不會(huì)被加擾。由于BT4.0LE為GFSK調(diào)制，所以所有的傳輸信息全部包含于接收信號(hào)瞬時(shí)頻率中，為了是發(fā)射信號(hào)的頻譜更加緊湊，GFSK的調(diào)頻信號(hào)在進(jìn)行調(diào)頻前經(jīng)過了高斯低通濾波以減少待調(diào)信號(hào)的高頻分量。這樣的做法的副作用是引入了符號(hào)間干擾(ISI)，ISI在通信中對(duì)接收性能有著至關(guān)重要的影響。
[0005]對(duì)BT4.0LE中物理幀的接收是使用鑒頻方式的非相干解調(diào)方法，解調(diào)后的信號(hào)根據(jù)符號(hào)同步估計(jì)得到的采樣相位對(duì)鑒頻器輸出進(jìn)行直接抽樣得到以符號(hào)率采樣的解調(diào)信號(hào)，并直接硬判決得到信息比特。由于加性噪聲的存在和高斯濾波引入的符號(hào)間干擾(ISI)的影響，使得此時(shí)直接硬判決產(chǎn)生的輸出比特中容易產(chǎn)生誤碼，同時(shí)符號(hào)同步得到的采樣相位總是會(huì)存在一定的誤差，這個(gè)相位進(jìn)一步引入了碼間干擾，而且這個(gè)碼間干擾是不可預(yù)知的，因此符號(hào)同步相位誤差的存在使得直接硬判決的輸出誤碼性能急劇下降，而這些誤碼在現(xiàn)有的技術(shù)中并沒有得到專門消除和降低的機(jī)會(huì)。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，特點(diǎn)是:包括前向均衡器FFE、后向均衡器FBE、第一抽頭系數(shù)更新器、第二抽頭系數(shù)更新器、判決器以及誤差產(chǎn)生器，前向均衡器FFE經(jīng)加法器與判決器相連，判決器的輸出端連接后向均衡器FBE，誤差產(chǎn)生器的輸入端與判決器的輸入端和輸出端相連，誤差產(chǎn)生器的輸出端與第一抽頭系數(shù)更新器的輸入端和第二抽頭系數(shù)更新器的輸入端相連，第一抽頭系數(shù)更新器的輸出端連接前向均衡器FFE，第二抽頭系數(shù)更新器的輸出端連接后向均衡器FBE，后向均衡器FBE的輸出端與加法器相連。
[0009]進(jìn)一步地，上述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，所述前向均衡器FFE為ffe_N階的FFE均衡器，所述ffe_N為大于I的整數(shù)；所述后向均衡器FBE為fbe_N階的FBE均衡器，所述fbe_N為大于I的整數(shù)。
[0010]更進(jìn)一步地，上述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，所述前向均衡器FFE和后向均衡器FBE為FIR有限沖擊響應(yīng)濾波器。
[0011 ] 更進(jìn)一步地，上述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，所述前向均衡器FFE和后向均衡器FBE為橫向?yàn)V波器或者轉(zhuǎn)置形式濾波器。
[0012]本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步主要體現(xiàn)在:
[0013]①對(duì)接收機(jī)中在頻率解調(diào)后的信號(hào)在進(jìn)行硬判決之前使用自適應(yīng)濾波器進(jìn)行信號(hào)處理，消除由發(fā)送端的高斯濾波器引入的符號(hào)(比特)間干擾同時(shí)擴(kuò)大了對(duì)采樣相位偏差的容忍度；由于濾波器也有部分FIR結(jié)構(gòu)的前饋抽頭，因此該自適應(yīng)濾波器具有自適應(yīng)調(diào)整采樣相位的作用，當(dāng)符號(hào)同步時(shí)刻存在一定的相位誤差時(shí)濾波器可以自適應(yīng)調(diào)整錯(cuò)誤的采樣相位至最佳采樣相位上，從而達(dá)到提高接收機(jī)誤碼性能的作用；
[0014]②相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的在消除ISI和容忍符號(hào)定時(shí)相位誤差方面做出了優(yōu)化和改善，使用符號(hào)間隔的判決反饋均衡器來消除發(fā)端引入的確知碼間干擾，同時(shí)通過特意選擇的自適應(yīng)算法使均衡器能夠糾正一定范圍內(nèi)的符號(hào)定時(shí)相位誤差，因此有利于BT4.0LE信號(hào)接收端減小PER，提高接收機(jī)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說明:
[0016]圖1:本實(shí)用新型均衡器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2:均衡器應(yīng)用示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，包括前向均衡器FFE1、后向均衡器FBE6、第一抽頭系數(shù)更新器4、第二抽頭系數(shù)更新器7、判決器3以及誤差產(chǎn)生器5，前向均衡器FFEl經(jīng)加法器2與判決器3相連，判決器3的輸出端連接后向均衡器FBE6，誤差產(chǎn)生器5的輸入端與判決器3的輸入端和輸出端相連,誤差產(chǎn)生器5的輸出端與第一抽頭系數(shù)更新器4的輸入端和第二抽頭系數(shù)更新器7的輸入端相連，第一抽頭系數(shù)更新器4的輸出端連接前向均衡器FFE1，第二抽頭系數(shù)更新器7的輸出端連接后向均衡器FBE6，后向均衡器FBE6的輸出端與加法器2相連；
[0019]信號(hào)輸入至前向均衡器FFE1,判決器3的輸出信號(hào)送給后向均衡器FBE6,誤差產(chǎn)生器5采用判決器3的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)產(chǎn)生用于進(jìn)行抽頭系數(shù)更新的誤差分量，第一抽頭系數(shù)更新器4、第二抽頭系數(shù)更新器7根據(jù)誤差產(chǎn)生器5的輸出和當(dāng)前均衡器的輸入值調(diào)整更新均衡器的每一個(gè)抽頭系數(shù)。
[0020]其中，前向均衡器FFEl為ffe_N階的FFE均衡器，ffe_N為大于I的整數(shù)；后向均衡器FBE6為fbe_N階的FBE均衡器，fbe_N為大于I的整數(shù)。前向均衡器FFEl和后向均衡器FBE6為FIR有限沖擊響應(yīng)濾波器。前向均衡器FFEl和后向均衡器FBE6為橫向?yàn)V波器或者轉(zhuǎn)置形式濾波器，其濾波器系數(shù)分別由對(duì)應(yīng)的兩個(gè)抽頭系數(shù)更新器給出。
[0021]具體應(yīng)用時(shí)，如圖2所示，接收的基帶采樣信號(hào)rx (η)經(jīng)過低通濾波器將帶外干擾和噪聲進(jìn)行抑制后進(jìn)行鑒頻器運(yùn)算，其輸出為FD(n)，當(dāng)接收機(jī)的符號(hào)同步估計(jì)模塊判斷出符號(hào)定時(shí)相位后，F(xiàn)D (η)從初始采樣速率降采樣到符號(hào)速率得到FD (0SR*n+ofTSet)并送入自適應(yīng)均衡器，其中整數(shù)offset表示符號(hào)采樣相位，由符號(hào)定時(shí)模塊確定，OSR為正整數(shù)，表示初始采樣率與符號(hào)率的比值，0<offset<0SR ；
[0022]自適應(yīng)均衡器工作時(shí)，每個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)前向均衡器FFE的輸入端有一個(gè)新的鑒頻器輸出值FD (0SR*n+offset)進(jìn)入前向均衡器FFE ；FFE_out (η)為FFE在第η個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)的輸出值，F(xiàn)BE_out(n)為后向均衡器FBE在第η個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)的輸出值，EQ_out (η)為判決器在第η個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)的輸入值；以上各個(gè)值在每一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的運(yùn)算通過以下公式計(jì)算，其中，ffe_coef (k，n)和fbe_coef (k, η)分別表示前向均衡器FFE和后向均衡器FBE在η時(shí)刻的第k個(gè)抽頭系數(shù)；
【權(quán)利要求】
1.藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，其特征在于:包括前向均衡器FFE (I)、后向均衡器FBE(6)、第一抽頭系數(shù)更新器(4)、第二抽頭系數(shù)更新器(7)、判決器(3)以及誤差產(chǎn)生器(5)，前向均衡器FFE (I)經(jīng)加法器(2)與判決器(3)相連，判決器(3)的輸出端連接后向均衡器FBE (6),誤差產(chǎn)生器(5)的輸入端與判決器(3)的輸入端和輸出端相連,誤差產(chǎn)生器(5)的輸出端與第一抽頭系數(shù)更新器(4)的輸入端和第二抽頭系數(shù)更新器(7)的輸入端相連，第一抽頭系數(shù)更新器(4)的輸出端連接前向均衡器FFE (1)，第二抽頭系數(shù)更新器(7)的輸出端連接后向均衡器FBE (6)，后向均衡器FBE (6)的輸出端與加法器(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，其特征在于:所述前向均衡器FFE (I)為ffe_N階的FFE均衡器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，其特征在于:所述ffe_N為大于I的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，其特征在于:所述后向均衡器FBE (6)為fbe_N階的FBE均衡器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，其特征在于:所述fbe_N為大于I的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，其特征在于:所述前向均衡器FFE (I)和后向均衡器FBE (6)為FIR有限沖擊響應(yīng)濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)牙4.0低功耗接收機(jī)自適應(yīng)均衡器，其特征在于:所述前向均衡器FFE (I)和后向均衡器FBE (6)為橫向?yàn)V波器或者轉(zhuǎn)置形式濾波器。
【文檔編號(hào)】H04B5/00GK203492043SQ201320436650
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】李宏 申請(qǐng)人:蘇州英菲泰爾電子科技有限公司