支持多种模式的自适应FM解调器的制造方法与工艺

支持多种模式的自适应FM解调器交叉引用本专利申请要求由Kang等人于2013年11月19日提交的题为“AdaptiveFMDemodulatorSupportingMultipleModes(支持多种模式的自适应FM解调器)”且被转让给本专利申请受让人的美国专利申请No.14/083,900的优先权。

背景技术：
过去几十年来，已经开发出各种解调算法以用于处置广播频率调制(FM)音频和/或数据传输。这些算法中的每种算法提供了使得它们在一些特定境况中成为特别有吸引力的解决方案的一定程度的性能。然而，同一种算法不太可能为广范围的工作条件提供最优解决方案。即，FM解调器一般依赖于适合于应付该FM解调器可能面对的典型工作条件的单个算法。例如，基于相位差分的FM解调器可使用较小布局(即，较小硅片面积)来实现，并且可在没有显著功耗量的情况下操作。然而，此类FM解调器可能具有非常差的接收机灵敏度，并且可能在FM信号强度(例如，信噪比(SNR)或信号干扰噪声比(SINR))足够大时使用它才是切实可行的。另一方面，基于锁相环(PLL)方案的FM解调器可能需要比基于相位差分的FM解调器更多的硅片面积和功耗来实现。然而，基于PLL的FM解调器可以能够达成良好的接收机灵敏度。类似于基于PLL的FM解调器，基于频率压缩反馈(FCF)的FM解调器也可提供良好的接收机灵敏度，但是也需要较大的硅片面积和功耗。虽然典型FM解调算法可能无法为广范围的工作条件提供最优性能，但是使用各自基于不同FM解调算法的多种FM解调器即不切实际又成本高昂。因此，期望有一种能为广范围的境况或工作条件提供恰适程度的性能的单个FM解调器。概述所描述的特征一般涉及用于无线通信的一种或多种改进的方法、装置、设备和/或系统。更具体地，所描述的特征一般涉及其中FM接收机使用能够支持多种解调模式(例如，算法)的自适应FM解调器的无线通信。支持多种模式的自适应FM解调器的一个方面包括在FM解调器处接收FM信号(例如，FM音频广播信号)以及标识对应于该FM信号的一个或多个参数。基于这些参数，可配置该FM解调器内的模块或块之间的各种连接以选择该解调器支持的多种解调模式之一来解调该FM信号。在一些实例中，这些解调模式(例如，解调算法)可包括相位差分模式、PLL模式、FCF模式、和/或正交检测器模式。从FM信号所标识的参数可包括该FM信号的信号强度度量(例如，SNR、SINR)和/或用于在世界上特定国家和/或地区传输该FM信号的最大频率偏差或带宽。基于这些参数，可生成一个或多个信号(例如，控制信号)以配置该FM解调器内的连接。在一些实例中，FM调制操作可在这些参数之一突破阈值(例如，FM信号的SNR低于预定义阈值)时从一种解调模式切换至另一模式。根据至少一组解说性实施例，一种用于无线通信的方法可包括：在支持多种解调模式的解调器处接收频率调制(FM)信号；标识对应于该FM信号的一个或多个参数；以及至少部分地基于这一个或多个参数来配置该解调器内的多个模块之间的连接以选择该多种解调模式之一来解调该FM信号。在某些示例中，这些解调模式可包括相位差分模式、锁相环(PLL)模式、频率压缩反馈(FCF)模式、和正交检测器模式中的两者或更多者。在某些示例中，这一个或多个参数可包括该FM信号的信号强度度量和该FM信号的最大频率偏差中的一者或两者。在某些示例中，该方法还可包括至少部分地基于这一个或多个参数来生成一个或多个信号以及至少部分地基于这一个或多个信号来配置该解调器内的多个模块之间的连接以用于解调该FM信号。在某些示例中，该方法还可包括将这一个或多个参数中的一个参数与阈值作比较以及在该参数突破该阈值时切换解调模式选择。在某些示例中，该多种解调模式可包括二次FM模式。在某些示例中，配置该解调器内的多个模块之间的连接可包括选择相位差分模式以解调该FM信号以及配置该解调器内的信号处理路径以解调该FM信号，其中该信号处理路径可包括反正切模块和相位微分器。在某些示例中，配置该解调器内的多个模块之间的连接可包括选择PLL模式以解调该FM信号以及配置该解调器内的信号处理路径以解调该FM信号，其中该信号处理路径可包括鉴相器、PLL环路滤波器、和数控振荡器(NCO)。在某些示例中，配置该解调器内的多个模块之间的连接可包括选择FCF模式以解调该FM信号以及配置该解调器内的信号处理路径以解调该FM信号，其中该信号处理路径可包括乘法器、自适应信道滤波器、反正切模块、相位微分器、和数控振荡器(NCO)。根据至少第二组解说性实施例，一种用于无线通信的装备可包括：用于在支持多种解调模式的解调器处接收频率调制(FM)信号的装置；用于标识对应于该FM信号的一个或多个参数的装置；以及用于至少部分地基于这一个或多个参数来配置该解调器内的多个模块之间的连接以选择该多种解调模式之一来解调该FM信号的装置。在某些示例中，该用于无线通信的装备可实现以上关于第一组解说性实施例描述的方法的一个或多个方面。例如，该装备可包括用于实现以上关于第一组解说性实施例所描述的示例中的一个或多个示例的装置。根据至少第三组解说性实施例，一种用于无线通信的装置可包括：处理器；与该处理器处于电子通信的存储器；以及存储在该存储器中的指令。这些指令可由处理器执行以：在支持多种解调模式的解调器处接收频率调制(FM)信号；标识对应于该FM信号的一个或多个参数；以及至少部分地基于这一个或多个参数来配置该解调器内的多个模块之间的连接以选择该多种解调模式之一来解调该FM信号。在某些示例中，该用于无线通信的装置可实现以上关于第一组解说性实施例描述的方法的一个或多个方面。例如，该存储器可存储能由该处理器执行以实现以上关于第一组解说性实施例所描述的方法的示例中的一个或多个示例的指令。根据至少第四组解说性实施例，一种用于无线通信的计算机程序产品可包括非瞬态计算机可读介质。该非瞬态计算机可读介质可存储指令，该指令可由处理器执行以：在支持多种解调模式的解调器处接收频率调制(FM)信号；标识对应于该FM信号的一个或多个参数；以及至少部分地基于这一个或多个参数来配置该解调器内的多个模块之间的连接以选择该多种解调模式之一来解调该FM信号。在某些示例中，该用于无线通信的计算机程序产品可实现以上关于第一组解说性实施例所描述的方法的一个或多个方面。例如，该非瞬态计算机可读介质可存储能由该处理器执行以实现以上关于第一组解说性实施例所描述的方法的示例中的一个或多个示例的指令。前述内容已较宽泛地勾勒出根据本公开的示例的特征和技术优势以力图使下面的详细描述可以被更好地理解。附加的特征和优势将在此后描述。所公开的概念和具体示例可容易地被用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。此类等效构造并不背离所附权利要求书的范围。被认为是本文所公开的概念的特性的各特征在其组织和操作方法两方面以及相关联的优势将因结合附图来考虑以下描述而被更好地理解。每一附图是仅出于解说和描述目的来提供的，且并不定义对权利要求的限定。附图简述参考以下附图可获得对本公开的本质与优点的进一步理解。在附图中，类似组件或特征可具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个组件可通过在附图标记后跟随短划线以及在类似组件之间进行区分的第二标记来加以区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述可应用于具有相同的第一附图标记的类似组件中的任何一个组件而不论第二附图标记如何。图1示出了解说根据各个实施例的FM广播的示例的示图；图2示出了解说根据各个实施例的具有FM接收机的设备的示例的示图；图3示出了解说根据各个实施例的FM接收机的示例的示图；图4A示出了解说根据各个实施例的自适应FM解调器的示例的示图；图4B示出了解说根据各个实施例的自适应FM解调器的配置的示例的示图；图4C示出了解说根据各个实施例的自适应FM解调器的配置的另一示例的示图；图4C示出了解说根据各个实施例的自适应FM解调器的配置的又一示例的示图；图5示出了解说根据各个实施例的用于配置自适应FM解调器的控制器的示例的示图；图6示出了解说根据各个实施例的用于接收FM广播的设备的示例的框图；以及图7-9是根据各个实施例的用于适配FM解调器的方法的示例的流程图。详细描述所描述的实施例针对用于其中FM解调器适用于广范围的境况和工作条件的无线通信的方法、设备和装置。该FM解调器可以支持多种解调模式(例如，解调算法或方案)。此类FM解调器可被称为自适应FM解调器、统一FM解调器、或可配置FM解调器。例如，其可以支持相位差分模式、PLL模式、和/或FCF模式。在一些实例中，该FM解调器可以支持其它解调模式，诸如正交检测器(例如，正交检测器FM解调)。一旦接收到FM信号，就可标识或估计对应于该FM信号的一个或多个参数(例如，SNR或SINR、最大频率偏差)。随后，可基于这些FM信号参数中的一个或多个FM信号参数来适配或改变该FM解调器的配置以选择所支持的解调模式之一，并且使用所选模式来解调该FM信号。该FM解调器可组合或统一来自不同FM解调器(诸如相位差分FM解调器、基于PLL的FM解调器、和/或基于FCF的FM解调器)的架构的特征。组合式实现或统一实现可以是可能的，因为根据这些算法实现的FM解调器可共享一个或多个元件或组件。作为结果，自适应FM解调器可在尺寸上与基于PLL或基于FCF的FM解调器相当，但能够在适用于基于相位差分的FM解调器的条件中操作。自适应FM解调器的架构可以是可配置的以获得优选解调操作模式。为了适配或配置解调器架构，根据从该FM信号中标识出的参数来生成多个控制信号。例如，当SNR/SINR较大且该FM解调器可能优选在相位差分模式中操作时，那么可调整这些控制信号以提供该FM解调器架构的恰适内部配置。类似地，当SNR/SINR下降或较低且该FM解调器可能优选在PLL模式或FCF模式中操作时，可相应地调整这些控制信号。通过具有灵活或可配置的架构，FM解调器可以能够既通过例如使用PLL模式(即，基于PLL的FM解调器配置)来在低SNR/SINR环境中达成良好性能(即，良好的接收机灵敏度)又通过例如使用相位差分模式(即，相位差分FM解调器配置)来在高SNR/SINR环境中达成较小功耗。而且，由于这些被实现的算法共享共用组件(例如，处理模块、处理框)，因此在与分开地实现不止一个FM解调器相比时，单个自适应FM解调器的总体硅片面积可被减小。本文描述的用于无线通信的各种技术是关于FM广播(尤其是甚高频(VHF)广播)来描述的。然而，相同或类似技术可与除VHF以外的FM广播联用和/或与不同无线通信网络(包括无线局域网(WLAN)或Wi-Fi网络)联用。WLAN或Wi-Fi网络可指例如基于各种IEEE802.11标准(例如，IEEE802.11a/g、802.11n、802.11ac、802.11ah等)中描述的协议的网络。另外，相同或相似技术也可以在任何无线网络(例如，蜂窝网络)中使用。例如，相同或相似的技术可被用于各种无线通信系统，诸如蜂窝无线系统、对等无线通信、自组织(adhoc)网络、卫星通信系统、以及其他系统。术语“系统”和“网络”常被可互换地使用。这些无线通信系统可采用各种各样的无线电通信技术，诸如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)、和/或其他无线电技术。一般而言，无线通信是根据一种或多种无线电通信技术(称为无线电接入技术(RAT))的标准化实现来进行的。实现无线电接入技术的无线通信系统或网络可被称为无线电接入网(RAN)。采用CDMA技术的无线电接入技术的示例包括CDMA2000、通用地面无线电接入(UTRA)等。CDMA2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。IS-2000版本0和A常被称为CDMA20001X、1X等。IS-856(TIA-856)常被称为CDMA20001xEV-DO、高速率分组数据(HRPD)等。UTRA包括宽带CDMA(WCDMA)和其他CDMA变体。TDMA系统的示例包括全球移动通信系统(GSM)的各种实现。采用OFDM和/或OFDMA的无线电接入技术的示例包括超移动宽带(UMB)、演进型UTRA(E-UTRA)、Wi-Fi、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.20、Flash-OFDM等。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的部分。3GPP长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)是使用E-UTRA的新UMTS版本。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A以及GSM在来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP)的组织的文献中描述。CDMA2000和UMB在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。本文所描述的技术既可用于以上提及的系统和无线电技术，也可用于其他系统和无线电技术。因此，以下描述提供示例而并非限定权利要求中阐述的范围、适用性或者配置。可以对所讨论的要素的功能和布置作出改变而不会脱离本公开的精神和范围。各种实施例可恰适地省略、替代、或添加各种规程或组件。例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且可以添加、省去、或组合各种步骤。此外，关于某些实施例描述的特征可在其他实施例中加以组合。参照图1，示图100解说了向一个或多个终端、设备、或站115广播RF信号125的发射机105。RF信号125包括由正传送的音频和/或数据信号进行频率调制的载波。由于该经频率调制的载波，RF信号125也可被称为FM信号或FM广播信号。发射机105可以是自立广播设备或者可以是在不同类型的无线通信网络(例如，蜂窝网络、WLAN)中使用的基站或接入点的一部分。在一些实施例中，发射机105可被配置成在VHF(例如，频带8)中执行FM广播。在其它实施例中，发射机105可被配置成在其它频带中执行FM声音广播。发射机105可被配置成执行单声道传输和/或立体声传输。对于单声道传输，这些RF信号包括由在声音信号预增强之后传送的该声音信号进行频率调制的载波。RF信号的最大频率偏差可取决于传输国家和/或地区。例如，在美国和西欧国家，最大频率偏差要求可以是±75kHz，而对于一些东欧国家，最大频率偏差要求可以是±50kHz。为简单起见，±75kHz或±50kHz最大频率偏差可在下文被称为75kHz或50kHz最大频率偏差。对于立体声传输，可使用极化调制系统或导频频调系统。在这两种系统中，RF信号可包括由基带信号(其可被称为立体声复用信号)进行频率调制的载波。这些系统中的每种系统中的最大频率偏差要求在美国和西欧国家可以是75kHz，而对于一些东欧国家可以是50kHz。当发射机105是基站或接入点的一部分时，一个或多个站115可被配置成与由该基站或该接入点支持的无线通信网络(例如，蜂窝网络、WLAN)双向地通信。发射机105可被配置成在特定国家或地区操作，并且可使用对应于该国家或地区的最大频率偏差或带宽来支持RF信号传输。然而，站115可被配置成支持一个或多个最大频率偏差(即，配置成在不同国家或地区使用)，并且可以能够标识哪个带宽受发射机105支持并相应地适配其操作(例如，适配FM接收机中的信道滤波器的系数)。站115可以是移动站和/或驻定站，并且可分布或部署在发射机105的覆盖区域120内。当站115是移动站时，其也可被称为无线站(STA)、无线设备、或无线终端。站115可被配置成接收由发射机105广播的RF信号125并处理(例如，解调)这些信号以获得音频和/或数据信号。站115中的一个或多个站可支持多种解调模式(例如，算法、方案)并可被配置成选择这些模式之一作为针对当前工作条件的恰适模式。在一些实施例中，站可支持相位差分解调模式、基于PLL的解调模式、基于FCF的解调模式、和/或正交检测器解调模式。该站可在这些模式之一中操作，并且随后在满足某种工作条件(例如，RF信号强度改变)时切换至这些模式中的另一模式。以下描述的图2-9提供与具有其中自适应FM解调器被用于支持多种解调模式的站115的各个方面有关的附加细节。图2示出了其中发射机105-a向站115-a广播具有音频和/或数据信息的RF信号125-a的示图200。该传输基于针对发射机105-a所位于的国家或地区的特定最大频率偏差或带宽。发射机105-a可以是图1中的发射机105的示例，并且站115-a可以是同样在图1中的站115的示例。站115-a可包括FM接收机210(例如，数字FM接收机)，FM接收机210可被配置成通过适配FM接收机210的一部分来处理RF信号125-a以获得音频和/或数据信息。在一些实例中，FM接收机210的适配基于被用于传输RF信号125-a的特定最大频率偏差和/或基于RF信号125-a的信号强度度量(例如，SNR、SINR)。对RF信号125-a的处理可包括信道滤波操作和解调操作，这些操作被用于产生用于音频解码器(未示出)和/或针对站115-a内的无线电数据系统(RDS)或无线电广播数据系统(RBDS)解码器(未示出)的信号。信道滤波操作可取决于被用于传输RF信号125-a的最大频率偏差。当信道滤波操作中使用的带宽不同于传输带宽时，这导致次优信道滤波，FM接收机210可被配置成将该信道滤波操作带宽修改成与该传输带宽相同或类似以改善滤波性能。在信道滤波操作的一个示例中，站115-a(在操作期间和/或在制造期间)可被配置成支持50kHz、75kHz、和100kHz(以及供接收机灵敏度测试的22.5kHz)最大频率偏差。站115-a还可被配置成具有默认或初始带宽值。在该示例中，所支持的初始带宽是50kHz。发射机105-a可使用75kHz最大频率偏差来传送RF信号125-a。如果站115-a在50kHz处执行其信道滤波操作，则滤波性能将是次优的。取而代之，站115-a可标识(例如，估计)被用于传输RF信号125-a的最大频率偏差，并且可根据所标识出的最大频率偏差来改变信道滤波操作(例如，改变滤波器系数)以改善滤波性能。在该实例中，站115-a可调整其操作以支持75kHz最大频率偏差(比如由发射机105-a用来传输RF信号125-a的最大频率偏差)。在信道滤波操作的另一示例中，站115-a(在操作期间和/或在制造期间)可被配置成支持50kHz、75kHz、和100kHz(以及供接收机灵敏度测试的22.5kHz)最大频率偏差。站115-a还可被配置成具有默认或初始带宽值。在该示例中，所支持的初始带宽是50kHz。发射机105-a可使用60kHz最大频率偏差来传送RF信号125-a。如果站115-a在50kHz处执行其信道滤波操作，则滤波性能将是次优的。取而代之，站115-a可标识(例如，估计)被用于传输RF信号125-a的最大频率偏差，并且可根据所标识出的最大频率偏差来改变信道滤波操作(例如，改变滤波器系数)以改善滤波性能。在该实例中，站115-a不支持60kHz，但是支持50kHz和75kHz。站115-a随后可决定是否继续其基于50kHz的信道滤波操作或者将其信道滤波操作适配至75kHz是否可以改善性能。在一些情形中，站115-a可被配置成修改50kHz操作或75kHz操作以产生对于正由发射机105-a使用的60kHz是近乎最优的信道滤波性能。如上所述，解调操作可取决于正被用于传输RF信号125-a的最大频率偏差和/或取决于RF信号125-a的信号强度度量。例如，当RF信号125-a的SNR/SINR较大(例如大于阈值)且解调操作可能优选使用相位差分模式时，那么可调整FM接收机210以提供恰适的内部配置来执行基于相位差分模式的解调。类似地，当RF信号125-a的SNR/SINR下降或较低(例如，小于阈值)且FM接收机210可能优选在PLL模式或FCF模式中操作时，那么可调整FM接收机210以提供恰适的内部配置来执行基于这些模式之一的解调。另外，特定模式可能更适合于最大频率偏差，因此可相应地调整或适配FM接收机210。以上关于图2描述的示例是作为解说而非限定来提供的。站115-a以及类似设备可支持比以上所描述的更多或更少的最大频率偏差和/或更多或更少的解调模式。以下关于图3-9提供了与适配FM解调器的内部配置以处置多种解调模式(例如，算法、方案)的各个方面有关的附加细节。参照图3，示出了包括FM接收机210-a的示图300，FM接收机210-a可以是图2的FM接收机210的示例。FM接收机210-a可包括RF电路310、模数转换器(ADC)315、信号处理模块320、和FM解调器330。FM接收机210-a还可包括最大频率偏差估计器335、信道滤波器映射器340、控制器350、信号强度估计器360、和环路滤波器映射器365。FM接收机210-a可被配置成接收具有音频和/或数据信息的RF信号并使用RF电路310、ADC315、和信号处理模块320来对这些信号执行前端处理。例如，信号处理模块320可被配置成执行前端滤波和/或移除DC偏移、毛刺、和/或同相/正交(I/Q)失衡。信道滤波器325可被配置成从所接收到的RF信号中滤除带外噪声。信道滤波器325可以是自适应或可配置的。例如，信道滤波器325可使用定义滤波操作的滤波器系数，并且这些滤波器系数可由滤波器映射器340至少部分地基于关联于由FM接收机210-a接收的RF信号的最大频率偏差来适配、调整、改变、或修改。FM解调器330可被配置成解调这些RF信号。FM解调器330可支持多种解调模式(例如，算法、方案)，并且可被配置成至少部分地基于当前工作条件来选择这些模式之一。FM解调器330可支持例如相位差分解调模式、基于PLL的解调模式、基于FCF的解调模式、和/或正交检测器解调模式。FM解调器330可包括信道滤波器(未示出)和PLL环路滤波器(未示出)。以下关于图4A描述了信道滤波器和PLL环路滤波器的示例。信道滤波器可被用于滤除由FM接收机210-a接收的RF信号的带外噪声。信道滤波器可使用定义滤波操作的滤波器系数，并且这些滤波器系数可由信道滤波器映射器340至少部分地基于由最大频率偏差估计器335产生的最大频率偏差估计来适配、调整、改变、或修改。PLL环路滤波器可在基于PLL的解调模式被选择用于解调由FM接收机210-a接收的信号时被用作此类模式的一部分。PLL环路滤波器可使用定义滤波操作的滤波器系数，并且这些滤波器系数可由环路滤波器映射器365至少部分地基于由信号强度估计器360产生的RF信号强度估计来适配、调整、改变、或修改。FM解调器330的输出可被提供给音频解码器(未示出)和/或RDS或RBDS解码器(未示出)以供进一步处理。FM解调器330的输出还可被提供给最大频率偏差估计器335，最大频率偏差估计器335可被配置成至少估计最大频率偏差并将该估计提供给信道滤波器映射器340。在一些实施例中，最大频率偏差估计器335还可被配置成从FM解调器330的输出中估计最大频率偏差估计并将该误差估计提供给信道滤波器映射器340。最大频率偏差估计器335可被配置成在时域中和/或在频域中估计该最大频率偏差。信道滤波器映射器340可被配置成标识(滤波器)系数集以应用于FM解调器330中的信道滤波器。可至少基于...